Una investigación liderada desde el Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso permite conocer con mayor detalle cómo se formaban las estrellas en galaxias distantes durante una de las etapas más activas de la evolución del Universo.
Una investigación liderada desde el Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso (IFA UV) está aportando nuevas evidencias sobre cómo se formaban las estrellas en galaxias distantes durante una de las etapas más importantes de la historia del Universo.
El trabajo, recientemente aceptado para publicación en la revista científica Astronomy & Astrophysics, fue liderado 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 del Doctorado en Astrofísica, Luis Ossa, y un equipo internacional de investigadores.
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. Ubicado a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, el JWST permite observar objetos extremadamente lejanos y estudiar procesos que ocurrieron hace miles de millones de años.
Desde Chile, Eduardo Ibar y su equipo en MINGAL participan en esta colaboración con investigaciones orientadas a comprender las propiedades de las galaxias distantes y los procesos que determinaron su evolución.
La incorporación de Malte Brinch a la Universidad de Valparaíso fue posible gracias al proyecto ALMA-ANID N°31230049, que permitió su llegada como investigador postdoctoral para desarrollar esta línea de investigación. Tras dos años de trabajo, el estudio se convirtió en la primera publicación científica de la colaboración JELS liderada íntegramente desde Valparaíso.
Señales que viajaron durante miles de millones de años
La investigación presenta un análisis detallado de una población de galaxias identificadas mediante observaciones profundas del telescopio James Webb. Una de sus principales características es que presentan señales del átomo de hidrógeno conocidas como líneas de Paschen, indicadores que permiten estudiar la formación reciente de estrellas y que son menos afectados por el polvo que otras señales utilizadas habitualmente en astronomía.
La luz analizada por el equipo viajó durante aproximadamente 10 mil millones de años antes de ser captada por el JWST. Esto permite observar estas galaxias tal como eran durante una época en que el Universo atravesaba uno de sus períodos de mayor actividad de formación estelar, conocido como el “mediodía cósmico”.
“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.
En total, el equipo estudió 108 galaxias: 77 identificadas mediante la línea Paschen-alfa y otras 31 a través de Paschen-beta. El análisis de estas señales permitió reconstruir procesos de formación estelar ocurridos en escalas de tiempo extremadamente recientes desde la perspectiva astronómica.
Galaxias formando estrellas en períodos muy breves
Uno de los principales resultados del estudio indica que muchas de estas galaxias estarían atravesando 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 necesariamente ocurre de manera constante, sino que puede experimentar importantes variaciones en períodos relativamente breves. El estudio también encuentra indicios de que algunas galaxias masivas podrían estar atravesando procesos de “rejuvenecimiento”, es decir, retomando una intensa actividad de formación estelar después de un período de menor actividad.
De James Webb a ALMA
Para obtener una visión más completa de estos procesos, el equipo combinó las observaciones del JWST con información obtenida en distintas longitudes de onda, incluyendo imágenes profundas del radiotelescopio ALMA, ubicado en el desierto de Atacama.
“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”, explica Malte Brinch.
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 IFA UV 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.
La estadía de Brinch en 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 esta línea de trabajo para determinar qué mecanismos provocan estos intensos y breves episodios de formación estelar y comprender el papel que desempeñan el gas, el polvo y el entorno de las galaxias.
El estudio 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.
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