La galaxia recién descubierta, llamada HD1, existía cuando el Universo tenía solo 330 millones de años.
HD1 (objeto rojo). Crédito de la imagen: Harikane et al., arXiv: 2112.09141.
“Observar la formación de la primera galaxia es uno de los principales objetivos de la astronomía moderna”, dijo el Dr. Fabio Pacucci, astrónomo del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian y la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, y sus colegas.
“Uno de los enfoques más sencillos para lograr este objetivo es observar la formación de galaxias directamente en el Universo primitivo”.
“Los grandes telescopios actualmente en funcionamiento han arrojado los objetos más distantes hasta ahora”, agregaron.
“Estos objetos de desplazamiento al rojo más alto han planteado varias preguntas interesantes para la astronomía. Por ejemplo, los cuásares más distantes en corrimiento al rojo z > 7 plantearon un serio problema para formar agujeros negros tan masivos como mil millones de masas solares en el tiempo cósmico limitado”.
“Así, la búsqueda de los objetos más distantes no solo es la frontera más simple del conocimiento de los seres humanos, sino que también tiene un gran poder para revelar la física de formación de varios objetos en el Universo primitivo”.
HD1 se encuentra a unos 13.500 millones de años luz de distancia y puede albergar las estrellas más antiguas del Universo.
“HD1 es extremadamente brillante en luz ultravioleta”, dijo el Dr. Pacucci.
“Algunos procesos energéticos están ocurriendo allí o, mejor aún, ocurrieron hace algunos miles de millones de años”.
Al principio, el Dr. Pacucci y sus colegas asumieron que HD1 era una galaxia con brote estelar estándar, una galaxia que está creando estrellas a un ritmo elevado.
Pero después de calcular cuántas estrellas estaba produciendo HD1, obtuvieron una tasa increíble: HD1 estaría formando más de 100 estrellas cada año. Esto es al menos 10 veces más alto de lo que esperamos para estas galaxias.
Fue entonces cuando los astrónomos comenzaron a sospechar que HD1 podría no estar formando estrellas normales y cotidianas.
“La primera población de estrellas que se formó en el Universo era más masiva, más luminosa y más caliente que las estrellas modernas”, dijo el Dr. Pacucci.
“Si asumimos que las estrellas producidas en HD1 son estas primeras, o estrellas de la población III, entonces sus propiedades podrían explicarse más fácilmente”.
“De hecho, las estrellas de la población III son capaces de producir más luz ultravioleta que las estrellas normales, lo que podría aclarar la luminosidad ultravioleta extrema de HD1”.
La línea de tiempo muestra los primeros candidatos a galaxias y la historia del Universo. Crédito de la imagen: Harikane et al., arXiv: 2112.09141 / NASA / EST / P. Oesch / Universidad de Yale.
Sin embargo, un agujero negro supermasivo también podría explicar la extrema luminosidad de HD1.
A medida que engulle enormes cantidades de gas, la región alrededor del agujero negro puede emitir fotones de alta energía.
Si ese es el caso, sería, con mucho, el agujero negro supermasivo más antiguo conocido por la humanidad, observado mucho más cerca del Big Bang en comparación con GN-z11, el actual poseedor del récord de la galaxia más lejana.
“HD1 representaría un bebé gigante en la sala de partos del Universo primitivo”, dijo el profesor Avi Loeb, astrónomo del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian.
“Rompe el corrimiento al rojo más alto del cuásar registrado en casi un factor de dos, una hazaña notable”.
El descubrimiento se describe en dos artículos publicados en el Diario astrofísico y el Avisos mensuales de las cartas de la Royal Astronomical Society.
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yuichi harikane et al. 2022. Una búsqueda de H-Dropout Lyman Break Galaxies en z~12-16. ApJen prensa; arXiv: 2112.09141
Fabio Pacucci et al. 2022. ¿Las fuentes de abandono z∼13 recientemente descubiertas son galaxias Starburst o cuásares? MNRASLen prensa; arXiv: 2201.00823