El telescopio Webb de la NASA está cerca de detectar el 'Amanecer Cósmico'
EN EL ESPACIO – 12 DE JULIO: En esta foto proporcionada por la NASA, el telescopio espacial James Webb de la NASA… [+] revela Stephans Quintet, una agrupación visual de cinco galaxias, bajo una nueva luz el 12 de julio de 2022 en el espacio . Este enorme mosaico es la imagen más grande de Webb hasta la fecha y cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna. Contiene más de 150 millones de píxeles y está construido a partir de casi 1000 archivos de imagen separados. La información de Webb proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el universo primitivo. (Foto de NASA, ESA, CSA y STScI a través de Getty Images)
Getty Images El telescopio espacial James Webb de la NASA está cerca de detectar el amanecer cósmico del universo cuando el universo se bañó por primera vez con la luz de las estrellas. O eso dice el astrónomo Richard Ellis, un renombrado profesor de astrofísica en el University College London y autor del libro reciente, "When Galaxies Were Born: The Quest for Cosmic Dawn". Durante una carrera que ha abarcado seis décadas, Ellis ha ayudado a marcar el comienzo de una nueva era de la astronomía galáctica. En total, ha pasado casi 800 noches en algunos de los mejores observatorios ópticos terrestres que el mundo tiene para ofrecer. Y en el proceso, ha visto los tiempos retrospectivos para el inicio de la formación de galaxias retrocediendo continuamente hasta unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang.
Webb ya está forzando un cambio radical en nuestra visión del cosmos primitivo.
En los primeros seis meses, hemos explorado hasta ahora períodos completamente inexplorados de la historia cósmica, me dijo Ellis por teléfono desde Londres. En segundo lugar, estos primeros objetos parecen ser cualitativamente diferentes de las galaxias que vemos en épocas posteriores, dice. Estas primeras galaxias son compactas y súper luminosas y forman estrellas al menos 10 veces más rápido que nuestra Vía Láctea actual, dice Ellis. Probablemente el resultado más importante hasta ahora es que estamos encontrando estas galaxias tempranas que son más brillantes de lo esperado y forman estrellas ferozmente, dice. El marcado brillo de estas primeras galaxias probablemente se deba al hecho de que contienen muy pocos elementos pesados, dice Ellis. Por lo tanto, espera que sus estrellas sean generalmente más masivas, brillen más intensamente y se quemen muy rápidamente, quizás en tan solo cinco a diez millones de años. Pero, curiosamente, las galaxias tienen solo dos o tres mil años luz de diámetro. Compare eso con el diámetro de nuestra propia Vía Láctea, que se extiende por unos 100.000 años luz. 
Cuando nacieron las galaxias
Princeton University Press Ellis y yo nos conocimos hace unos veinte años cuando él era profesor en Caltech en Pasadena. En ese momento, simplemente estaba encantado de que los astrónomos estuvieran detectando galaxias que se estaban formando unos 800 millones de años después del Big Bang. Hoy ese número se ha reducido a más de la mitad. Debido a que Webb es un telescopio infrarrojo de 6,5 metros con un espectrógrafo integrado, puede encontrar y caracterizar galaxias más atrás en el tiempo que el telescopio espacial Hubble de la NASA. “Ahora estamos siendo testigos de galaxias solo entre 250 y 350 millones de años después del Big Bang”, dijo Ellis. "Eso es impactante". Al volver a estos primeros tiempos, la luz de esas primeras galaxias se ha extendido a la región infrarroja, donde el Hubble no tenía cobertura, dice Ellis. Entonces, en solo seis meses, desde los primeros resultados científicos de Webb, está claro que las personas están encontrando galaxias más allá del horizonte establecido por Hubble, dice. Hay dos métodos clave para determinar la distancia a estas galaxias lejanas. Una es usando fotometría óptica para medir el color de las galaxias. En general, las galaxias que están a distancias cosmológicas aparecen más rojas debido a que la luz se estira hacia la parte infrarroja del espectro electromagnético. Pero se puede obtener un método más preciso para precisar la distancia de una galaxia determinada mediante el uso de espectroscopia terrestre o espacial. El primer paso es medir los espectros químicos de absorción y emisión atómica de una galaxia objetivo utilizando un espectrógrafo. Luego, a su vez, su distancia aproximada (o desplazamiento hacia el rojo) se puede calcular comparando espectros de referencia de laboratorio conocidos con las líneas atómicas desplazadas hacia el rojo que se observan en la galaxia. 
Ellis en la pizarra en su antigua oficina de Caltech.
ricardo ellis
¿El amanecer cósmico tiene una pistola humeante?
“Una prueba ampliamente discutida para una galaxia de primera generación, no contaminada por ninguna nucleosíntesis, sería recuperar un espectro desprovisto de líneas de emisión que no sean las del hidrógeno y el helio”, escribe Ellis en su libro, “When Galaxies Were Born”. Ellis ha comparado la búsqueda de galaxias primitivas prístinas con la búsqueda de una proverbial 'aguja en un pajar'. Entonces, estadísticamente, es posible que tengamos que observar la composición química de las galaxias en diferentes momentos, dice Ellis. Y a medida que retrocedemos, deberían tener cada vez menos elementos pesados, dice. Aunque puede ser extremadamente difícil probar que hemos encontrado una galaxia sin elementos pesados en absoluto, el espectro de una galaxia que no tiene oxígeno, carbono o nitrógeno sería una señal reveladora, dice Ellis. Si no se encuentra tal galaxia, él y sus colegas pueden simplemente usar el análisis estadístico para inferir el período de tiempo preciso en que tales galaxias prístinas, ahora teóricas, vieron su primera luz estelar.
¿De qué manera el estudio de estas primeras galaxias mejora nuestra comprensión del cosmos en su conjunto?
Saber qué tan rápido se formaron estos objetos se relaciona con cómo crece la estructura en el universo, dice Ellis. Para la persona de la calle, el amanecer cósmico es el nacimiento de la luz de las estrellas, el nacimiento de la química y de todos los elementos que vemos en la vida cotidiana, dice. “Es realmente el comienzo de nuestro origen que termina en la vida”, me dijo Ellis. "Comprender qué tan rápido sucedió eso es la última pieza que falta en la historia cósmica".
