Desde Valparaíso, astrónomos revelan con el telescopio espacial James Webb cómo nacen estrellas en galaxias distantes

Una investigación liderada desde el Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso (IFA UV) está permitiendo conocer con mayor detalle cómo se formaban las estrellas en galaxias distantes durante una de las etapas más importantes de la evolución del Universo.
El trabajo, recientemente aceptado para publicación en la revista científica Astronomy & Astrophysics, fue encabezado por el investigador postdoctoral del IFA UV y del Núcleo Milenio de Galaxias (MINGAL), Dr. Malte Brinch, junto al astrónomo y académico del IFA UV Dr. Eduardo Ibar, el estudiante de Doctorado en Astrofísica Luis Ossa y un equipo internacional de científicos.

El estudio forma parte de la colaboración internacional JWST Emission Line Survey (JELS), que utiliza las capacidades del Telescopio Espacial James Webb (JWST) para estudiar galaxias del Universo distante. El JWST se encuentra aproximadamente a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra y es el telescopio espacial más potente construido hasta ahora, con un costo de desarrollo cercano a los 10 mil millones de dólares.
Como parte de JELS, Eduardo Ibar y su equipo en MINGAL lideran desde Chile investigaciones orientadas a comprender las propiedades de galaxias distantes y los procesos que determinaron su evolución.
Gracias al proyecto ALMA-ANID N°31230049, la Universidad de Valparaíso incorporó al investigador danés Malte Brinch como postdoctorante para desarrollar esta línea de investigación en Valparaíso. Después de dos años de trabajo, el estudio se convirtió en la primera publicación científica de la colaboración JELS liderada enteramente desde Valparaíso.

Señales que viajaron durante miles de millones de años

La investigación entrega una descripción detallada de una nueva población de galaxias identificadas mediante observaciones profundas del telescopio James Webb. Su particularidad es que presentan señales características del átomo de hidrógeno conocidas como líneas de Paschen, que permiten estudiar la formación reciente de estrellas y que son menos afectadas por el polvo que otros indicadores utilizados habitualmente por los astrónomos.
La luz analizada por el equipo ha viajado durante alrededor de 10 mil millones de años antes de ser captada por el JWST, permitiendo observar estas galaxias durante una época en que el Universo atravesaba su período de mayor actividad de formación estelar.
“Estas señales nos han permitido conocer cómo se formaban las estrellas en una época en que el Universo pasaba por un período de mucha relevancia para la astronomía, el llamado ‘mediodía cósmico’”, explica Eduardo Ibar.
El equipo estudió 108 galaxias, 77 detectadas a través de la línea Paschen-alfa y otras 31 mediante Paschen-beta. Al analizar estas señales, los investigadores pudieron reconstruir procesos de formación estelar ocurridos en escalas de tiempo extremadamente recientes desde el punto de vista astronómico.

Galaxias formando estrellas muy rápidamente

Uno de los principales resultados es que muchas de estas galaxias parecen estar experimentando episodios recientes e intensos de formación estelar, en escalas inferiores a unos 10 millones de años.
“Uno de los descubrimientos más relevantes del trabajo es que estas galaxias están formando estrellas de manera muy reciente, en escalas de menos de 10 millones de años, que es muy poco en términos astronómicos. Todavía no conocemos qué hace que estas galaxias formen tantas estrellas en tan poco tiempo; sin embargo, eso es parte de una investigación en proceso”, señala Ibar.
Los resultados sugieren que la formación de estrellas no siempre ocurre de manera constante, sino que puede presentar importantes variaciones en períodos relativamente breves. El estudio incluso encuentra indicios de que algunas galaxias masivas podrían estar atravesando procesos de “rejuvenecimiento”, reactivando la formación estelar después de un período de menor actividad.

De James Webb a ALMA

Para obtener una mirada más completa, el equipo combinó las observaciones del JWST con información obtenida a distintas longitudes de onda, incluyendo imágenes profundas de ALMA, ubicado en el Desierto de Atacama.
Malte Brinch explica: “Como parte de mi trabajo en la Universidad de Valparaíso utilicé datos del JWST, dentro de la colaboración JELS, para analizar galaxias del Universo distante a partir de las líneas de emisión específicas que producen. Al combinar información de distintas regiones del espectro electromagnético, desde JWST hasta ALMA, el estudio permite relacionar la formación estelar en escalas de unos 10 millones de años con el crecimiento estelar a más largo plazo, la atenuación producida por el polvo y las reservas de gas”.
El investigador agrega que los resultados muestran “una variabilidad generalizada de la formación estelar en escalas cortas de tiempo, mientras que las observaciones profundas de ALMA permiten establecer restricciones sobre el crecimiento estelar que podría permanecer oculto por el polvo”.
En la investigación también participa Luis Ossa, estudiante del Doctorado en Astrofísica del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso e integrante de MINGAL, quien desarrolla una línea complementaria para comprender las características y evolución de estas galaxias.
“Trabajar como estudiante de doctorado con datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha sido una oportunidad única para estudiar el Universo como nunca antes. Mi investigación ha avanzado en paralelo y en colaboración directa con el trabajo de Malte en el estudio de estas galaxias emisoras de líneas de Paschen, específicamente analizando propiedades como su morfología y funciones de luminosidad durante el período de mayor actividad de formación de estrellas del Universo. Gracias a JWST hoy podemos estudiar estas galaxias distantes con un nivel de detalle sin precedentes y comprender mejor cómo han evolucionado a lo largo de la historia cósmica”, señala Ossa.
El paso de Brinch por Chile también le permitió conocer directamente una de las principales instalaciones astronómicas del mundo. “Mi estadía en la Universidad de Valparaíso fue una experiencia entretenida y muy colaborativa. También tuve la oportunidad de visitar las instalaciones de ALMA en el desierto de Atacama, lo que fue una gran experiencia”, destaca.
Los investigadores esperan continuar profundizando este trabajo para determinar qué mecanismos están provocando estos intensos y breves episodios de formación de estrellas y comprender el papel que desempeñan el gas, el polvo y el entorno de las galaxias.
La investigación refuerza además la participación del IFA UV y del Núcleo Milenio de Galaxias MINGAL en grandes colaboraciones internacionales que utilizan algunos de los instrumentos astronómicos más avanzados disponibles actualmente para reconstruir la historia de formación y evolución de las galaxias.