Entre las preguntas más intrigantes en la astrofísica moderna están cómo y cuándo se formaron las galaxias más masivas y luminosas de nuestro Universo y sus agujeros negros supermasivos centrales. Para estudiar estos temas, un equipo internacional de astrónomos usó el Telescopio Espacial James Webb (JWST – NASA/ESA/CSA) para observar el nacimiento de una galaxia masiva, que ocurrió hace más de 12 mil millones de años, cuando el Universo era extremadamente jóven (tenía solamente 1500 millones de años). En ese equipo participa la astrónoma argentina Dra. Victoria Reynaldi, investigadora del Instituto de Astrofísica de la Plata (CONICET-UNLP) y docente de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas (UNLP), pionera en el estudio de la interacción entre radiogalaxias y el medio interestelar/intergaláctico en el país.
La historia que contamos aquí empezó con un objeto que parecía ser una radiogalaxia, y que necesitaba ser confirmado como tal. Su nombre es TGSS J1530+1049 (…lindo nombre…). Una radiogalaxia es… bueno, el nombre la delata: una galaxia. Pero además, es activa. ¿Y eso qué significa? Significa que, a diferencia de lo que podemos considerar como “galaxias normales”, que brillan por la luz de las estrellas, gas y polvo que la componen, una galaxia activa, o de núcleo activo (o AGN, por su nombre en inglés) es aquella en la cual su agujero negro supermasivo central colecta tanta materia como tenga a disposición en la zona que lo rodea. Este proceso tiene como resultado la emisión de energía en todo el espectro electromagnético, es decir, en todas las clases de radiación (luz visible, infrarrojo, ondas de radio, etc.). Esa energía proviene únicamente del núcleo y es mucho más intensa que cualquier otro proceso en la galaxia.
El equipo apuntó el Telescopio Espacial “James Webb” hacia TGSSJ1530+1049, que ya era conocida por su emisión en ondas de radio, y se sospechaba que se trataba de una radiogalaxia. La emisión en ondas de radio es una característica clave para comprender el crecimiento de los agujeros negros supermasivos: es el resultado de partículas que se desplazan a gran velocidad y son expulsadas, mientras que el resto de la materia se precipita hacia el agujero negro, explica la Dra. Kristina Gabány (Universidad Eötvös Loránd, Hungría). Por lo tanto, esperaban confirmar la distancia a la galaxia y estudiar sus propiedades.
Pero los resultados del JWST fueron mucho más sorprendentes. Según describe el Dr. Aayush Saxena, de la Universidad de Oxford: “las imágenes de JWST mostraron que en la posición de TGSSJ1530+1049 no hay una única galaxia, sino que se trata de un complejo de al menos 6 galaxias. Muy probablemente, y con el paso del tiempo, se fusionarán formando así una única galaxia mucho más masiva y luminosa.”
extraídas de Saxena et al. (2026). La imagen de la izquierda, basada en los datos del instrumento
NIRCam, muestra al menos 6 galaxias muy cerca unas de otras (identificadas con números). La imagen de
la derecha, basada en los datos de NIRCam y NIRSpec muestra que, además de las galaxias, se aprecian
notorias concentraciones de gas moviéndose a muy alta velocidad (estructuras en color azul). El agujero
negro supermasivo, responsable de la emisión detectada en ondas de radio, estaría ubicado en la región
delineada como una elipse de color amarillo.
La Dra. Victoria Reynaldi, por su parte comenta: “Nuestro objetivo era confirmar que en TGSSJ1530+1049 había efectivamente una galaxia activa. Queríamos estudiar el crecimiento de la galaxia y de su agujero negro supermasivo central, y comprobar que la emisión en radio estaba mostrándonos su interacción con el gas y polvo de los alrededores. Encontramos eso mismo, y mucho más: hay una galaxia activa de donde proviene la emisión en radio (señalada con el número 2 en la imagen) y hay muchas otras galaxias (todas numeradas) que ya en ese Universo temprano habían formado una enorme cantidad de estrellas y seguían formando más a un ritmo altísimo (por ejemplo, nuestra galaxia, la Vía Láctea forma el equivalente a 3 o 5 estrellas como el Sol por año, pero ¡algunas de estas galaxias están formando más de 100!). También encontramos otras estructuras de gas emitiendo radiación (estructuras de color azul en la imagen de la derecha), y todo está concentrado en una región extremadamente pequeña. Si el área donde las vemos se delimitara con un cuadrado, sus lados serían apenas un poco más grandes que la distancia que separa al Sol del centro de nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea. Esto nos muestra qué diferentes resultan las escalas en el Universo temprano, comparadas con las distancias que conocemos en nuestros alrededores: estamos viendo una fusión de al menos 6 galaxias en una región comparable a prácticamente la mitad de nuestra propia Galaxia.”
Este hallazgo respalda una tendencia observada anteriormente, que sugiere que los agujeros negros supermasivos se formaron en el centro de regiones muy densas de galaxias en las etapas más tempranas del Universo. Estas estructuras se conocen como protocúmulos, los “progenitores” distantes de los cúmulos de galaxias que observamos hoy en nuestro Universo, según explica el Dr. Roderik Overzier, del Observatorio Leiden, Países Bajos.
Las teorías más aceptadas hasta la actualidad indican que estas colosales galaxias debieron haberse formado a partir de otras menores, pero este proceso no se había observado en forma directa hasta ahora, debido a la enorme dificultad que presenta estudiar el Universo en sus primeras etapas. A su vez, estas observaciones implican que estas galaxias debieron haber formado sus estrellas mucho más rápido y eficientemente que las galaxias que nos rodean actualmente.
Como en aquel Universo temprano los cúmulos de galaxias aún no estaban formados, los resultados de este trabajo indican que muy probablemente estemos observando el espectacular proceso de fusión mediante el cual se forman las galaxias más masivas y luminosas del Universo, resume la Dra. Reynaldi.
Contactos internacionales:
- Dr. Victoria Reynaldi, Instituto de Astrofísica de La Plata, CONICET-UNLP, Argentina
- Dr. Aayush Saxena, Department of Physics, University of Oxford, United Kingdom
- Dr. Roderik Overzier, Leiden Observatory, Leiden University, The Netherlands
- Dr. Krisztina Gabányi, Institute of Physics and Astronomy, Eötvös Loránd University, Hungary
- Catarina Aydar, Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics, Germany
Artículos científicos publicados por el equipo sobre el tema:
Revista Open Journal of Astrophysics:
https://astro.theoj.org/article/159461-jwst-observes-the-assembly-of-a-massive-galaxy-at-z-sim4
Artículo aceptado para su publicación en la revista Astronomy & Astrophysics. Vista previa en:
https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202558162
Telescopios y radiotelescopios usados en la investigación:
- Telescopio Espacial James Webb
- e-MERLIN: enhanced Multi-Element Remotely Linked Interferometer Network
- EVN: European VLBI Network (VLBI = very long baseline interferometry)