Mauro Stefanon, investigador CIDEGENT del Departamento de Astronomía de la Universitat de València, acaba de ser dotado con una ayuda Consolidator Grant (ERC) destinada a desarrollar un ambicioso proyecto que permitirá dar un salto significativo en la comprensión de la formación temprana de las galaxias. Su trabajo, realizado con la ayuda del telescopio James Webb, proporcionará información nueva sobre las galaxias masivas en los primeros mil millones de años tras el Big Bang.
A nuestro alrededor, en el llamado Universo Local, es posible observar galaxias hasta cien veces más grandes que la Vía Láctea. Están constituidas por billones de estrellas y la ciencia se pregunta sobre su origen, sobre su formación. Hasta hace bien poco, determinadas limitaciones instrumentales impedían reconstruir con solidez las propiedades físicas y la historia de las galaxias lejanas, es decir, aquellas que se observan tal y como eran en los primeros mil millones de años tras el Big Bang cuando el Universo era muy joven. Pero en 2021 el lanzamiento del telescopio espacial James Webb (JWST) –de exquisita sensibilidad y enorme resolución espacial– desencadenó una verdadera revolución al proporcionar los primeros datos sobre galaxias muy masivas observadas en los primeros 400/500 millones de años de la historia del Universo. Son, con bastante probabilidad, las progenitoras de estas galaxias gigantes existentes en el universo cercano. La evidencia es tan grande que ni las previsiones más optimistas de los modelos teóricos justifican claramente su abundancia. Entender cómo pudieron formarse constituye uno de los retos más importantes de la astrofísica.
Mauro Stefanon, investigador CIDEGENT en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València, acaba de ser dotado con una ayuda Consolidator Grant por valor de casi dos millones de euros para seguir trabajando en este campo durante los próximos cinco años. La beca irá destinada a mejorar la comprensión de la formación temprana de galaxias, y en concreto de las galaxias más masivas, a partir de nuevos datos del telescopio James Webb. Su observación directa genera expectativas entre la comunidad científica, ya que, a menudo, los objetos más extraños poseen el potencial de generar avances transformadores para la comprensión de la Naturaleza.
SFEER (Star Formation Efficiency in the Epoch of Reionization) -como se denomina el proyecto financiado por el European Research Council (ERC)- sondeará la formación de galaxias desde los puntos más tempranos del tiempo cósmico; caracterizará sus edades, sus masas estelares y su contenido en elementos químicos –es decir, su metalicidad–, así como la cinemática del gas interestelar; y analizará la relación de estos sistemas estelares con los halos de materia oscura que los albergan.
“Se trata de los primeros datos espectroscópicos de campo integrado que se obtienen con el James Webb para este tipo de objetos. Son datos que permiten estudiar cómo cambian las propiedades espectrales a lo largo de cada galaxia. Esto nos ayudará a localizar las regiones con más contenido en gas, que es el carburante de la formación estelar, y nos permitirá distinguir entre regiones con poblaciones de estrellas masivas jóvenes y regiones con poblaciones de estrellas que se formaron mucho tiempo atrás”, comenta Mauro Stefanon.
De hecho, un equipo internacional con participación de la Universitat de València identificó recientemente, gracias a esta valiosa herramienta que es el James Webb, una población de galaxias masivas candidatas a formar parte del universo temprano. El trabajo, publicado en Nature a principios de 2023 y co-firmado por el propio Stefanon, da muestra del enorme potencial de este observatorio espacial.
En busca del origen de la Época de Reionización
SFEER tiene previsto, además, avanzar en la identificación de las regiones de alta energía durante el proceso posterior a la formación de las primeras galaxias tras el Big Bang. “Éstas podrían haber sido el motor de la reionización del hidrógeno intergaláctico que dio paso a la Época de Reionización, la última gran transición de fase del cosmos” comenta el científico de la Universitat de València.
Se sabe que, entonces, el Universo estaba compuesto mayormente de hidrógeno y helio neutro, pero que al cabo de mil millones de años el hidrógeno intergaláctico ya estaba ionizado dando como resultado un universo más transparente a la luz ultravioleta. “Caracterizar estas regiones es importante, ya que se sospecha que las estrellas más jóvenes en las galaxias más masivas podrían haber creado esferas gigantes de hidrógeno ionizado en los alrededores de las galaxias huéspedes, contribuyendo significativamente a esa importante transición en el Universo”, concluye Mauro Stefanon.
La ejecución del proyecto SFEER durante las fases iniciales de la vida científica del telescopio James Webbs maximizará los resultados de investigación tanto del propio programa SFEER como de la misión del mismo JWST, e impulsará las investigaciones con el recién lanzado Euclid –telescopio espacial a gran campo–, de la Agencia Espacial Europea, y el futuro Nancy Grace Roman Space Telescope de la NASA. El observatorio James Webb es el resultado de la colaboración entre las agencias espaciales de EE. UU. (NASA), Europa (ESA) y Canadá (CSA).
