Observar una galaxia situada a miles de millones de años luz se parece a contemplar una ciudad durante la noche desde una distancia enorme. Los rascacielos iluminados aparecen de inmediato, pero las viviendas pequeñas se confunden en una mancha casi invisible. Si calculáramos su población contando únicamente los grandes edificios, terminaríamos imaginando una ciudad mucho menos habitada de lo que realmente está.
Durante décadas, los astrónomos pudieron estar cometiendo un error parecido con las galaxias primitivas. Sus estrellas más grandes y calientes producen tanta luz que dominan las observaciones y ocultan la señal de los astros pequeños. Estos últimos brillan mucho menos, pero pueden ser extraordinariamente numerosos y representar una fracción importante de toda la materia estelar.
El telescopio espacial James Webb ha permitido mirar entre aquellos rascacielos cósmicos. Un equipo dirigido desde la Universidad de Leiden ha encontrado indicios de una población inesperadamente abundante de estrellas pequeñas en nueve galaxias surgidas durante la juventud del universo. En uno de los casos, su presencia obliga a elevar hasta cuatro veces la masa calculada anteriormente.
Las estrellas estaban allí, pero su luz permanecía enterrada
Los astrónomos no pueden distinguir individualmente cada una de esas estrellas. Lo que detectan es su huella conjunta en el espectro de una galaxia: pequeñas alteraciones producidas cuando determinados elementos presentes en las atmósferas estelares absorben longitudes de onda concretas.
El problema es que la luz de unas pocas estrellas masivas puede esconder esas señales. Para rescatarlas, los investigadores combinaron la sensibilidad infrarroja del James Webb con observaciones del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. También desarrollaron técnicas capaces de separar las débiles características espectrales asociadas a los astros de menor masa.
El análisis, publicado en Nature Astronomy, se concentró en nueve galaxias que ya habían atravesado una intensa etapa de formación estelar. Los resultados indican que contenían una proporción de estrellas pequeñas superior a la observada actualmente en la Vía Láctea.
Una de las galaxias terminó pesando hasta cuatro veces más
La cantidad de estrellas que nace dentro de cada intervalo de masa se describe mediante la llamada función inicial de masas. Muchos cálculos suponen que esta distribución es aproximadamente universal: aunque cambien las galaxias y las épocas, la proporción entre estrellas pequeñas y grandes debería permanecer relativamente estable.
Las observaciones de Webb cuestionan esa idea. Si algunas galaxias primitivas produjeron muchos más astros pequeños, sus masas se habrían infravalorado sistemáticamente. Una de las estudiadas, formada menos de 1.500 millones de años después del Big Bang, podría contener hasta cuatro veces más materia estelar de la estimada.
Eso agrava un problema que Webb ya había colocado sobre la mesa. El telescopio está encontrando galaxias sorprendentemente desarrolladas cuando el universo todavía era joven. Si además eran más masivas de lo que aparentaban, los modelos deberán explicar cómo reunieron tanta materia y fabricaron tantas estrellas en tan poco tiempo.
Las primeras «ciudades cósmicas» estaban más pobladas de lo que parecían
El hallazgo también abre una posibilidad sugerente. Las estrellas pequeñas consumen su combustible lentamente y muchas sobreviven durante miles de millones de años. Como una gran cantidad de planetas conocidos orbitan alrededor de ellas, una población más numerosa podría implicar que el universo primitivo contó con más sistemas planetarios de lo calculado.
El estudio no ha descubierto esos planetas ni demuestra que fueran habitables. La relación es una consecuencia posible que deberá comprobarse mediante futuras observaciones.
Los investigadores pretenden aplicar ahora el método a galaxias todavía más antiguas. Webb no ha fotografiado pequeñas estrellas aisladas en los confines del cosmos: ha conseguido reconocer su tenue firma debajo del resplandor colectivo. Al hacerlo, ha revelado que las primeras ciudades del universo no estaban formadas únicamente por grandes torres luminosas. Entre ellas podía esconderse una población inmensa que habíamos dejado fuera del censo.
