El amanecer cósmico, cuando las estrellas se formaron por primera vez, ocurrió entre 250 millones y 350 millones de años después del comienzo del universo.
Un nuevo estudio dirigido por investigadores del University College London (UCL) y la Universidad de Cambridge, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugiere que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto para noviembre, será lo suficientemente sensible como para observar el nacimiento de galaxias directamente.
El equipo de investigación dirigido por el Reino Unido examinó seis de las galaxias más distantes que se conocen actualmente, cuya luz ha tardado la mayor parte de la vida del universo en llegar hasta nosotros. Descubrieron que la distancia de estas galaxias a la Tierra correspondía a un tiempo de más de 13.000 millones de años, cuando el universo tenía solo 550 millones de años.
Al analizar imágenes de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, los investigadores calcularon la edad de estas galaxias en un rango de 200 a 300 millones de años, lo que permite una estimación de cuándo se formaron sus estrellas por primera vez.
El autor principal, el doctor Nicolas Laporte (Universidad de Cambridge), quien inició el proyecto mientras estaba en la UCL, dijo en un comunicado: «Los teóricos especulan que el universo fue un lugar oscuro durante los primeros cientos de millones de años, antes de que se formaran las primeras estrellas y galaxias.
«Ser testigo del momento en que el universo fue bañado por primera vez por la luz de las estrellas es una búsqueda importante en astronomía. Nuestras observaciones indican que el amanecer cósmico ocurrió entre 250 y 350 millones de años después del comienzo del universo y, en el momento de su formación, galaxias como las que estudiamos habrían sido lo suficientemente luminosas para ser vistas con el Telescopio James Webb.»
Los investigadores analizaron la luz de las estrellas de las galaxias según lo registrado por los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, examinando un marcador en su distribución de energía indicativo de la presencia de hidrógeno atómico en sus atmósferas estelares. Esto proporciona una estimación de la edad de las estrellas que contienen.
Esta firma de hidrógeno aumenta en fuerza a medida que la población estelar envejece, pero disminuye cuando la galaxia tiene más de mil millones de años. La dependencia de la edad surge porque las estrellas más masivas que contribuyen a esta señal queman su combustible nuclear más rápidamente y, por lo tanto, mueren primero.
El coautor, el doctor Romain Meyer (UCL Physics & Astronomy y el Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania) dijo: «Este indicador de edad se usa para fechar estrellas en nuestro propio vecindario en la Vía Láctea, pero también se puede usar para fechar galaxias extremadamente remotas, vistas en un período muy temprano del universo.
«Con este indicador podemos inferir que, incluso en estos primeros tiempos, nuestras galaxias tienen entre 200 y 300 millones de años».
Al analizar los datos de Hubble y Spitzer, los investigadores necesitaban estimar el «corrimiento al rojo» de cada galaxia, lo que indica su distancia cosmológica y, por lo tanto, el tiempo retrospectivo en el que se están observando. Para lograr esto, realizaron mediciones espectroscópicas utilizando el arsenal completo de potentes telescopios terrestres: el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) de Chile, el European Very Large Telescope, los telescopios gemelos Keck en Hawai y el telescopio Gemini-South.
Estas mediciones permitieron al equipo confirmar que mirar estas galaxias correspondía a mirar atrás a una época en la que el universo tenía 550 millones de años.
El coautor, el profesor Richard Ellis (UCL Physics & Astronomy), que ha rastreado galaxias cada vez más distantes a lo largo de su carrera, dijo: «Durante la última década, los astrónomos han empujado las fronteras de lo que podemos observar hasta una época en que el universo tenía sólo el 4% de su edad actual, sin embargo, debido a la transparencia limitada de la atmósfera terrestre y las capacidades de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, hemos llegado a nuestro límite.
«Ahora esperamos ansiosos el lanzamiento del telescopio espacial James Webb, que creemos tiene la capacidad de presenciar directamente el amanecer cósmico. La búsqueda para ver este momento importante en la historia del universo ha sido un santo grial en astronomía durante décadas. Dado que estamos hechos de material procesado en estrellas, esto es en cierto sentido la búsqueda de nuestros propios orígenes».
El telescopio espacial James Webb dirigido por la NASA, el sucesor del observatorio Hubble, está programado para ser lanzado al espacio en noviembre. Será el principal observatorio durante la próxima década, al servicio de miles de astrónomos en todo el mundo. Consta de un observatorio de infrarrojos, un inmenso espejo de 6,5 metros de ancho y un parasol en forma de diamante. Los científicos de UCL en el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard han construido y probado componentes de hardware clave para el NIRSpec (Espectrógrafo de infrarrojo cercano), uno de los cuatro instrumentos del telescopio.
