El telescopio James Webb logra capturar los cúmulos estelares más antiguos jamás observados

El telescopio espacial James Webb ha observado cinco cúmulos estelares en una galaxia tan solo 460 millones de años después del Big Bang, por lo que podrían ser los primeros candidatos a cúmulos protoglobulares conocidos hasta la fecha. Hasta hace apenas dos años, muchos secretos del cosmos permanecían ocultos para los astrónomos, pero la llegada del telescopio espacial James Webb -de la NASA, la ESA y la agencia canadiense- ha cambiado las cosas. Esta maravilla tecnológica ha abierto una nueva era en la investigación astronómica.

El telescopio, que opera en el infrarrojo, puede ver objetos fríos, muy lejanos u ocultos tras el polvo, lo que le permite observar el universo primitivo y ver objetos tan antiguos como los cúmulos que acaba de descubrir. "Estas estructuras son los cúmulos estelares más antiguos jamás detectados y podrían ser precursores de los cúmulos globulares que actualmente observamos en nuestra galaxia", avanza Yolanda Jiménez, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y coautora del trabajo.

La investigación, que puede arrojar luz sobre cómo se formaron las galaxias en el universo primitivo, ha sido liderada por la Universidad de Estocolmo (Suecia) y se ha publicado este lunes en la revista Nature.

Lentes gravitacionales

La observación directa de estas estructuras no habría sido posible sin la ayuda de las lentes gravitacionales, grandes acumulaciones de materia que se interponen en nuestra línea de visión de galaxias distantes, actuando como "lupas" que magnifican los objetos detrás de ellas y distorsionando a veces su imagen en forma de arco. En este caso, el cúmulo galáctico SPT-CL J0615-5746 amplió la luz de la galaxia denominada arco de las Gemas Cósmicas, a 460 millones de años luz tras el Big Bang, qué gracias al James Webb los científicos han logrado "desvelar su fascinante estructura", aclara la investigadora del IAA-CSIC.

Gracias a su extraordinaria resolución y sensibilidad, las observaciones del Webb hallaron cinco puntos compactos perfectamente distribuidos a lo largo del arco Gemas Cósmicas, como si fuera un collar. Las cinco Gemas aparecían duplicadas de forma casi simétrica en el otro extremo del arco, "señal inequívoca de que eran puntos donde el poder de magnificación del cúmulo lente era máximo", apunta José M. Diego, científico del Instituto de Física de Cantabria (IFCACSIC-UC), centro mixto del CSIC y la Universidad de Cantabria, y coautor del artículo.

La región, que fue observada por primera vez por el telescopio espacial Hubble en 2018, tiene propiedades que indican que puede ser un sitio de reionización, pero los componentes han sido difíciles de resolver.

Cúmulos muy densos

Los datos de JWST revelan cinco cúmulos estelares, sistemas de estrellas ligadas gravitacionalmente, cada uno de alrededor de 1 parsec (aproximadamente 3,26 años luz) de tamaño, señala el estudio. Este tamaño indica que los cúmulos son muy densos, alrededor de 3 órdenes de magnitud más que los típicos cúmulos estelares jóvenes del universo local. Estas características sugieren que estos cúmulos estelares recién descubiertos podrían ser los precursores de los cúmulos globulares que actualmente observamos en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

Los cúmulos globulares son agrupaciones de miles o decenas de miles de estrellas viejas ligadas gravitacionalmente, dispersos por el halo de la Vía Láctea y algunos con edades comparables a las de la propia galaxia. "Este resultado es de gran importancia, ya que actualmente desconocemos el origen de los cúmulos globulares. El descubrimiento de las Gemas proporciona por primera vez una escala temporal a su formación y revela sus propiedades físicas iniciales", explica Jiménez.

Las Gemas son, además, las responsables de la mayor parte de la emisión ultravioleta de la galaxia donde están y son, por tanto, una de las principales fuentes de reionización del universo temprano, una época crucial en la historia del universo entre 150 millones y 1.000 millones de años después del Big Bang.

En esa etapa las primeras estrellas y galaxias comenzaron a brillar, emitiendo radiación que ionizó el gas hidrógeno neutro existente, lo que facilitó la formación de las galaxias y estructuras cósmicas que observamos hoy en día. "La búsqueda de estas fuentes, así como de las primeras estrellas, es uno de los objetivos principales por los que fue construido el telescopio espacial James Webb", puntualiza el investigador del IFCA-CSIC-UC.