Publicación en Nature Astronomy liderada por científico chileno revela que las primeras galaxias y agujeros negros se formaron antes y más rápido de lo previsto gracias a ALMA y el telescopio James Webb.
Una publicación científica de alto impacto, liberada hoy por la prestigiosa revista Nature Astronomy, reúne y sintetiza los principales avances logrados en el estudio del Universo temprano gracias a la combinación de observaciones del observatorio ALMA y el telescopio espacial James Webb (JWST). El trabajo revela que las primeras galaxias y agujeros negros se formaron antes y evolucionaron más rápido de lo que predecían los modelos clásicos, y destaca además el rol protagónico que jugará Chile en la astronomía de las próximas décadas.
El artículo fue encabezado por el astrónomo chileno Rodrigo Herrera-Camus, director del Núcleo Milenio de Galaxias (MINGAL) y académico de la Universidad de Concepción, junto a un equipo internacional de destacados investigadores. En él se integran los resultados más relevantes obtenidos a partir de observaciones conjuntas de ALMA —ubicado en el norte de Chile— y el JWST durante los últimos tres años.
“Esto es una hermosa hazaña, no solo por su prometedor contenido, sino porque Nature Astronomy nos invitó a escribir este artículo, lo que constituye un verdadero reconocimiento a que somos líderes en la materia. No es solo lo que nuestro equipo ha aprendido, sino lo que la comunidad astronómica global ha descubierto sobre el Universo temprano. Eso es muy poco frecuente y es un verdadero honor”, señala Herrera-Camus.
El tesoro del cielo
Gracias a la sinergia entre estos dos colosos de la astronomía moderna, el estudio de galaxias observadas entre 300 y 800 millones de años después del Big Bang —la “infancia” del Universo— ha experimentado un cambio profundo. “Hoy sabemos que las galaxias y los agujeros negros supermasivos asociados a ellas surgieron mucho antes en la historia cósmica de lo que predecían los modelos clásicos”, explica el investigador.
Antes de la existencia de estos instrumentos, el análisis de galaxias lejanas se basaba principalmente en observaciones en luz ultravioleta y estimaciones globales de masa y formación estelar, con información limitada sobre gas y polvo. Actualmente, ALMA y JWST permiten observar gas frío, polvo y estrellas en escalas comparables a las estudiadas en galaxias cercanas, revelando que la evolución temprana del Universo fue mucho más rápida, compleja y diversa de lo esperado.
“Tanto en abundancia como en tamaño, estas primeras galaxias emergieron y crecieron mucho más rápido de lo que nuestras simulaciones podían explicar. Ha sido una verdadera revolución para entender cómo galaxias como la Vía Láctea comenzaron a formarse tan temprano”, añade Herrera-Camus. Entre los hallazgos más relevantes destaca la rápida aparición de polvo interestelar y de elementos químicos como carbono, nitrógeno y oxígeno en las primeras etapas de estas estructuras.
El estudio también documenta la detección de discos galácticos bien organizados en épocas muy tempranas, desafiando la idea de una formación lenta y gradual. A ello se suma la identificación de agujeros negros supermasivos “bebés”, algunos sin una galaxia anfitriona claramente visible, así como vientos galácticos extremadamente potentes capaces de expulsar gas y regular la formación estelar desde fases iniciales.
La unión hace la fuerza
“Este artículo presenta una visión integrada del Universo primitivo, considerando las investigaciones más relevantes desarrolladas a nivel global para construir un panorama coherente sobre cómo se forman las primeras galaxias, cómo se enriquecen en metales, cómo nacen los primeros discos y cómo crecen los primeros agujeros negros”, señala el también investigador del Basal CATA. En ese sentido, el trabajo se posiciona como una referencia actualizada y clave para el campo de la astronomía extragaláctica.
El artículo se apoya en observaciones de ALMA que permiten trazar el medio interestelar temprano mediante líneas atómicas como [CII] y [OIII], junto con datos del JWST obtenidos a través de instrumentos como NIRCam, NIRSpec y MIRI. Estos resultados se complementan con simulaciones cosmológicas avanzadas, análisis espectroscópicos y modelado energético, proyectando además el rol futuro del Extremely Large Telescope (ELT).
El trabajo enfatiza que Chile jugará un papel central en el estudio del Universo temprano gracias a la entrada en operación del ELT, que, en combinación con ALMA, permitirá observar con un nivel de detalle sin precedentes cómo se formaron las primeras galaxias. El artículo es además el resultado de más de un año y medio de trabajo colaborativo, iniciado en el workshop internacional “Synergistic ALMA+JWST View of the Early Universe”, realizado en diciembre de 2024 en el Lorentz Center de Leiden, en Países Bajos.
El estudio, titulado “The early Universe with JWST and ALMA”, fue escrito por Rodrigo Herrera-Camus junto a Natascha M. Förster Schreiber, Livia Vallini, Rychard Bouwens y John D. Silverman, y se encuentra disponible en Nature Astronomy.
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