Cuando los astrónomos vislumbraron por primera vez galaxias en el universo primitivo desde el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, esperaban encontrar píos galácticos, pero en lugar de eso encontraron lo que solían ver los culturistas olímpicos. Algunas galaxias parecen haber crecido tan masivamente, tan rápido, que las simulaciones no pueden explicarlas. Algunos investigadores sugirieron que esto significaba que podría haber algo mal en la teoría que explica de qué está hecho el universo y cómo ha evolucionado desde el Big Bang, llamado Modelo Estándar de cosmología.
Según un nuevo estudio La revista astrofísica Dirigidas por Kathryn Churovsky, estudiante graduada de la Universidad de Texas en Austin, algunas de estas primeras galaxias son en realidad mucho más pequeñas de lo que parecían al principio. Los agujeros negros en algunas de estas galaxias las hacen parecer más brillantes y más grandes de lo que realmente son.
“Todavía estamos viendo más galaxias de las previstas, aunque ninguna de ellas es lo suficientemente grande como para dividir el universo”, dijo Chworowsky.
La evidencia fue proporcionada por la encuesta Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) de Webb, dirigida por Steven Finkelstein, profesor de astronomía en UT y coautor del estudio.
Los agujeros negros añaden luminosidad.
Según esta última investigación, las galaxias que parecen ser muy masivas tienden a albergar agujeros negros que consumen gas rápidamente. La fricción en el gas que se mueve rápidamente expulsa calor y luz, lo que hace que estas galaxias sean mucho más brillantes que si la luz proviniera únicamente de las estrellas. Esta luz adicional puede mostrar que las galaxias tienen muchas más estrellas y, por lo tanto, son mucho más masivas de lo que podríamos suponer. Cuando los científicos eliminan del análisis estas galaxias, denominadas “pequeños puntos rojos” (por su color rojo y su pequeño tamaño), las galaxias tempranas restantes son demasiado grandes para cumplir con las predicciones del modelo estándar.
“Entonces, la conclusión es que no hay crisis en términos del Modelo Estándar de cosmología”, dijo Finkelstein. “Cada vez que tienes una teoría que ha resistido la prueba del tiempo durante tanto tiempo, necesitas evidencia convincente para descartarla realmente. Y no es así”.
Fábricas de estrellas eficientes
Aunque han resuelto el problema principal, todavía queda una espina menos: los datos de la red del universo primitivo todavía contienen alrededor del doble de galaxias de lo esperado por el Modelo Estándar. Una posible razón podría ser que las estrellas se formaron más rápidamente en el universo primitivo que en la actualidad.
“Tal vez en el universo primitivo, las galaxias eran mejores para convertir el gas en estrellas”, dijo Churovsky.
La formación de estrellas ocurre cuando el gas caliente se enfría lo suficiente como para quedar expuesto a la gravedad y colapsar en una o más estrellas. Pero a medida que el gas se contrae, se calienta, creando presión externa. En nuestra región del universo, el equilibrio de estas fuerzas opuestas hace que la formación de estrellas sea muy lenta. Pero tal vez, según algunas teorías, debido a que el universo primitivo era más denso de lo que es hoy, era más difícil expulsar gas durante la formación estelar, lo que aceleraba el proceso.
Más evidencia de agujeros negros
Al mismo tiempo, los astrónomos están analizando los espectros de los “pequeños puntos rojos” descubiertos a lo largo de la red, en los que investigadores del equipo CEERS y otros encontraron evidencia de gas hidrógeno que se mueve rápidamente, cuyo agujero es de color negro. símbolo del disco. Esto respalda la idea de que al menos parte de la luz proviene de objetos rojos compactos que provienen de gas que orbita alrededor de agujeros negros y no de estrellas, lo que refuerza la conclusión del equipo de Chworowsky de que las estrellas pueden ser tan masivas como inicialmente pensaban los astrónomos. Sin embargo, próximamente se realizarán más observaciones de estos interesantes objetos que deberían ayudar a resolver el enigma de cuánta luz proviene del gas alrededor de los agujeros negros en comparación con las estrellas.
A menudo, en la ciencia, cuando respondes una pregunta, surgen nuevas preguntas. Aunque los investigadores han demostrado que el modelo estándar de cosmología no puede romperse, su trabajo apunta a la necesidad de nuevas ideas en la formación de estrellas.
“Y por eso, esa sensación de intriga sigue ahí”, dijo Chorowski. “No todo se entiende completamente. Por eso es divertido hacer este tipo de ciencia, porque sería un campo muy aburrido si todo se supiera en un solo artículo, o no se respondieran más preguntas”.
Otros autores de UT son Michael Boylan-Colchan, Anthony Taylor y Michaela Bagley. Él, Finkelstein (como su director) y Chworowsky son miembros del Centro Frontera Cósmica de la UT, que busca mejorar nuestra comprensión del universo temprano.
Otras instituciones que participan en la investigación incluyen Colby College, la Universidad de Toronto, la Universidad Texas A&M, el Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica-Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias, el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, la Universidad de Connecticut, el Centro Europeo de Astronomía Espacial, la Universidad de Massachusetts Amherst, Universidad de California, Irvine, Centro de Astrobiología (España), Universidad Hebrea de Jerusalén, Centro Amanecer Cósmico (Dinamarca), Universidad de Copenhague, Instituto Flatiron, Universidad de Louisville, Universidad de la Laguna, Universidad de la Ciudad de París, Instituto Federal Suizo de Tecnología Lausana, Instituto de Tecnología de Rochester, Universidad de Padua (Italia), INAF – Observatorio Astronómico de Padua (Italia), Universidad de California en Riverside, Universidad de Sussex, Universidad de Malta, Univ. de Groningen, Instituto Holandés de Investigación Espacial SRON. y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
La investigación fue apoyada por la NASA, el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y la Fundación Nacional de Ciencias.
El Telescopio Espacial James Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense.
