Imaginemos una galaxia que ha pasado millones de años formando estrellas a un ritmo relativamente tranquilo. De repente, algo cambia. Sus nubes de gas comienzan a colapsar, aparecen nuevas generaciones de estrellas y su actividad se dispara. No sabemos exactamente qué ha provocado esa transformación, pero el telescopio espacial James Webb está empezando a encontrar pistas en lugares extraordinariamente lejanos.
Una investigación internacional liderada desde la Universidad de Valparaíso, en Chile, ha estudiado 108 galaxias cuya luz lleva aproximadamente 10.000 millones de años viajando por el universo. Algunas presentan señales de episodios recientes de formación estelar mucho más intensos de lo que sugería su actividad anterior.
Los resultados, presentados en un estudio aceptado por la revista Astronomy & Astrophysics, ofrecen una mirada a una etapa fascinante de la historia cósmica. Una época en la que el universo fabricaba estrellas a un ritmo que nunca ha vuelto a alcanzar.
El James Webb ha encontrado 108 galaxias escondidas en el pasado del universo
Los astrónomos llaman mediodía cósmico al periodo de máxima actividad de formación estelar del universo, ocurrido aproximadamente entre 2.000 y 3.000 millones de años después del Big Bang. Por aquel entonces, las galaxias disponían de grandes cantidades de gas para alimentar el nacimiento de nuevas estrellas.
Para investigar aquella época, el equipo dirigido por Malte Brinch, junto a Eduardo Ibar, Luis Ossa-Fuentes y otros investigadores internacionales, utilizó las observaciones del programa JWST Emission Line Survey (JELS).
Su estrategia consistió en buscar unas señales muy específicas del hidrógeno, conocidas como líneas de Paschen. Estas emisiones infrarrojas tienen una ventaja fundamental: atraviesan el polvo cósmico mejor que otras señales de formación estelar, permitiendo investigar regiones que normalmente permanecen ocultas.
Según explica la Universidad de Valparaíso, los científicos identificaron 77 galaxias mediante la línea Paschen-alfa y otras 31 a través de Paschen-beta. En total, una muestra de 108 sistemas que ayuda a estudiar cómo crecían las galaxias durante aquella etapa. Sin embargo, al analizar sus propiedades apareció algo que llamó especialmente la atención.
Algunas galaxias pequeñas estaban fabricando estrellas a un ritmo sorprendente
Los investigadores esperaban encontrar sistemas relativamente masivos, capaces de sostener una actividad estelar considerable. Pero descubrieron también galaxias pequeñas que parecían estar atravesando auténticos estallidos de formación de estrellas.
El estudio encontró indicios de actividad intensa en escalas inferiores a unos diez millones de años. Una cifra que puede parecer enorme desde nuestra perspectiva, pero que representa apenas un instante dentro de la evolución de una galaxia. Para identificar esos cambios, los científicos compararon las señales del hidrógeno, sensibles a la formación estelar reciente, con otras mediciones que permiten reconstruir la actividad durante periodos más prolongados.
El resultado sugiere que muchas de estas galaxias no estaban formando estrellas a un ritmo uniforme. Su actividad parecía aumentar de manera significativa durante determinados episodios. Eduardo Ibar, astrónomo de la Universidad de Valparaíso, explicó en una entrevista con TXS Plus que el trabajo permitió estudiar objetos que el equipo no había imaginado poder detectar.
Pero existe una diferencia importante entre observar un aumento de actividad y comprender qué lo desencadena. Los científicos todavía no saben con certeza qué mecanismos provocan estos episodios. Las interacciones entre galaxias, la acumulación de gas y las inestabilidades internas figuran entre las posibles explicaciones.
El telescopio ALMA está buscando la pieza que falta para explicar este misterio
Aquí entra en escena ALMA, el conjunto de radiotelescopios situado en el desierto de Atacama, en Chile. Mientras el James Webb permite identificar las señales de estrellas jóvenes, las observaciones submilimétricas ayudan a investigar el polvo y el gas relacionados con su nacimiento.
La combinación resulta especialmente importante porque las estrellas no aparecen de la nada. Se forman cuando regiones suficientemente densas de gas frío colapsan por efecto de la gravedad.
El problema es que las observaciones disponibles de ALMA todavía no han permitido medir directamente las reservas de gas de estas galaxias con la precisión necesaria. El estudio obtuvo principalmente límites superiores sobre determinadas propiedades, por lo que serán necesarias observaciones más profundas. Esto también impide concluir que todas las galaxias estudiadas estén atravesando el mismo proceso o que los investigadores hayan descubierto una nueva clase de objeto astronómico.
Lo que sí han conseguido es identificar una población de sistemas que ofrece nuevas oportunidades para investigar cómo se construyeron las galaxias actuales.
La Vía Láctea también tiene una historia de crecimiento, encuentros y formación de estrellas. Comprender lo que ocurría hace miles de millones de años permite reconstruir algunos de los procesos que terminaron dando forma al universo que conocemos.
El James Webb ha permitido encontrar galaxias que parecían demasiado discretas para revelar su actividad. Ahora el desafío consiste en averiguar qué hizo que algunas comenzaran a fabricar estrellas con tanta intensidad.
