El Telescopio Espacial James Webb (JWST) acaba de detectar cúmulos redondos de estrellas dentro de una galaxia a más de 13 mil millones de años luz de distancia, que se formaron apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. El nuevo descubrimiento puede arrojar luz sobre cómo se formaron y evolucionaron las primeras galaxias del universo, y cómo ayudaron a iluminar el universo después de la Edad Oscura Cósmica. Y resulta que las bolas de estrellas muy unidas llamadas cúmulos globulares pueden haber jugado un papel importante.
La astrofísica de la Universidad de Estocolmo Angela Adamo y sus colegas publicaron su trabajo en el diario Naturaleza.
Esta es una imagen de Messier 15, cúmulo globular alrededor de nuestra Vía Láctea. Adamo y sus colegas sugieren que lo que ven en el arco de Cosmic Gems eventualmente evolucionará hacia algo como Messier 15.
NASA
Bolas de estrellas densas y brillantes
El instrumento NIRCam de JWST observó recientemente 13.600 millones de años en todo el universo (y 13.600 millones de años atrás en el tiempo) una galaxia pequeña y tenue llamada Arco de las Gemas Cósmicas, que el Telescopio Espacial Hubble detectó por primera vez en 2018. La galaxia solo es visible porque su luz es magnificado por una lente gravitacional en su camino a través del universo, y el viaje de la luz es tan largo que vemos la galaxia como se veía tan solo 460 millones de años después del Big Bang. Las imágenes de mayor resolución de NIRCam permitieron a Adamo y sus colegas no solo ver la galaxia, sino también señalar detalles dentro de ella: como cinco pequeñas y brillantes bolas de estrellas, cada una de solo 3,26 años luz (1 parsec) de ancho. Esa es una característica extremadamente pequeña para resolver a una distancia tan tremenda.
Según su movimiento y el espectro de luz que emiten, estas esferas distantes y brillantes son cúmulos de estrellas muy compactos, todos unidos por la gravedad de cada uno: los antepasados de lo que eventualmente se llamará cúmulos globulares.
Los cúmulos globulares son densas bolas de estrellas, todas mantenidas juntas por la gravedad de las demás. Y su dominio mutuo es lo suficientemente fuerte como para sobrevivir al tumulto y el desgarro de una fusión violenta entre galaxias, por lo que estas esferas brillantes se convierten en una especie de fósiles cósmicos, pequeños restos de una galaxia que alguna vez fue, al menos en partes del universo. más cercanas a nosotros, que han sido formadas por miles de millones de años de colisión y fusión de galaxias.
Sin embargo, los cúmulos de estrellas recién descubiertos en el arco de la Gema Cósmica son grupos de estrellas muy jóvenes en un vecindario cósmico joven. Teniendo en cuenta el poco polvo que flota alrededor y entre las estrellas, y los pocos elementos más pesados que el hidrógeno que contienen los cúmulos (como lo revela el espectro de luz que emiten), su edad oscila entre 9 y 36 millones de años, en un galaxia que tiene unos 79 millones de años, en un universo que tiene menos de 6 veces esa edad.
Estos cúmulos estelares de la vieja escuela son cientos de veces más densos que los cúmulos globulares del universo cercano, más moderno. Ya están ocupados remodelando su galaxia y el universo que los rodea. Adamo y sus colegas sugieren que los primeros cúmulos globulares como estos pueden haber desempeñado un papel importante en algo llamado época de reionizacióncuando las primeras estrellas comenzaron a despejar la densa niebla que había envuelto al universo en oscuridad durante cientos de millones de años.
Unos 400.000 años después de que comenzara el universo, el calor abrasador del Big Bang comenzó a enfriarse y los fragmentos de materia en rápido movimiento que componían el universo joven comenzaron, gradualmente, a asentarse. Los electrones se unieron a los protones para formar los primeros átomos de hidrógeno, y el plasma brillante (gas cargado eléctricamente) que había llenado el pequeño universo recién nacido se convirtió en una nube oscura de gas sin carga eléctrica que lo impregnaba todo. El gas impidió que la luz pudiera viajar por el espacio, lo que significa que todo lo que sucedió durante los siguientes 3,6 millones de años queda oculto en una nube oscura. Los astrónomos llaman a esta época la Edad Oscura Cósmica.
Pero alrededor de 400 millones de años después del Big Bang, se formaron las primeras estrellas y su radiación despojó de electrones a las moléculas de hidrógeno que formaban las nubes oscuras a su alrededor, convirtiendo el gas en plasma a través del cual la luz podía brillar. La época de la reionización había comenzado.
Algunos astrónomos han sugerido que pequeñas galaxias en el universo primitivo, como el arco de las Gemas Cósmicas, pueden haber sido Las fuerzas impulsoras detrás de la época de la reionización., porque sus estrellas produjeron la mayor parte de la radiación que reionizó el frío gas molecular de la Edad Media. Y ahora Adamo y sus colegas sugieren que los cúmulos globulares primitivos, como los que observaron recientemente con NIRCam, podrían haber desempeñado un papel crucial en ese proceso.
Cada una de las densas y brillantes bolas de estrellas en el arco de las Gemas Cósmicas contiene suficientes estrellas para constituir entre 1 millón y 3 millones de veces la masa de nuestro Sol, y muchas de esas estrellas son gigantes cósmicos que brillan de color blanco azulado. El resultado es una tremenda cantidad de poderosa radiación que se derrama en el gas circundante, despojando a los electrones e iluminando el universo primitivo.
