Imágenes del telescopio espacial James Webb desafían teorías de cómo evolucionó el universo

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) parece estar encontrando múltiples galaxias que se volvieron demasiado masivas demasiado pronto después del Big Bang, si se cree en el modelo estándar de cosmología.

En un estudio publicado en Nature Astronomy, Mike Boylan-Kolchin, profesor asociado de astronomía en la Universidad de Texas en Austin, encuentra que seis de las galaxias candidatas más antiguas y masivas observadas por JWST hasta ahora contradicen el pensamiento predominante en cosmología. .

Eso se debe a que otros investigadores estiman que cada galaxia se ve entre 500 y 700 millones de años después del Big Bang, pero mide más de 10 mil millones de veces la masa de nuestro sol. Una de las galaxias incluso parece ser más masiva que la Vía Láctea, a pesar de que nuestra propia galaxia tuvo miles de millones de años más para formarse y crecer.

“Si las masas tienen razón, entonces estamos en un territorio desconocido”, dijo Boylan-Kolchin. «Necesitaremos algo muy nuevo sobre la formación de galaxias o una modificación de la cosmología. Una de las posibilidades más extremas es que el universo se estaba expandiendo más rápido poco después del Big Bang de lo que predecimos, lo que podría requerir nuevas fuerzas y partículas».

Para que las galaxias se formen tan rápido y de tal tamaño, también deberían convertir casi el 100% de su gas disponible en estrellas.

«Normalmente vemos un máximo del 10% del gas convertido en estrellas», dijo Boylan-Kolchin. «Entonces, si bien la conversión del 100% del gas en estrellas está técnicamente justo al borde de lo que es teóricamente posible, en realidad esto requeriría que algo fuera muy diferente de lo que esperamos».

A pesar de toda la emoción sin aliento que evoca, JWST ha presentado a los astrónomos un dilema inquietante. Si se confirman las masas y el tiempo desde el Big Bang para estas galaxias, podrían ser necesarios cambios fundamentales en el modelo reinante de la cosmología, lo que se llama el paradigma de energía oscura + materia oscura fría (ΛCDM), que ha guiado la cosmología desde finales de la década de 1990. .

Si hay otras formas más rápidas de formar galaxias que las que permite ΛCDM, o si realmente había más materia disponible para formar estrellas y galaxias en el universo primitivo de lo que se creía anteriormente, los astrónomos tendrían que cambiar su pensamiento predominante.

Los tiempos y masas de las seis galaxias son estimaciones iniciales y necesitarán una confirmación de seguimiento con espectroscopia, un método que divide la luz en un espectro y analiza el brillo de diferentes colores. Tal análisis podría sugerir que los agujeros negros supermasivos centrales, que podrían calentar el gas circundante, pueden estar haciendo que las galaxias sean más brillantes para que parezcan más masivas de lo que realmente son.

O tal vez las galaxias se ven en realidad mucho más tarde de lo estimado originalmente debido al polvo que hace que el color de la luz de la galaxia se vuelva más rojo, dando la ilusión de estar a más años luz de distancia y, por lo tanto, más atrás en el tiempo.

Los datos de la galaxia provinieron del Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), una iniciativa JWST de múltiples instituciones dirigida por el astrónomo Steven Finkelstein de UT Austin.

Otro proyecto colaborativo JWST en curso, COSMOS-Web, codirigido por Caitlin Casey de UT Austin, puede estar involucrado con la espectroscopia y arrojar más luz sobre los hallazgos para ayudar a resolver el dilema. COSMOS-Web cubre un área aproximadamente 50 veces más grande que CEERS y se espera que descubra miles de galaxias.

«Será ideal para descubrir las galaxias más raras y masivas en los primeros tiempos, lo que nos dirá cómo surgieron tan rápidamente las galaxias más grandes y los agujeros negros en el universo primitivo», dijo Boylan-Kolchin.

El descubrimiento inicial y las estimaciones de las masas y los desplazamientos al rojo de las seis galaxias candidatas fueron publicados en Nature en febrero por un equipo dirigido por la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia.

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