Nuevas imágenes del Telescopio Espacial James Webb (JWST) revelan por primera vez galaxias con barras estelares (características alargadas de estrellas que se extienden desde el centro de las galaxias hacia sus discos exteriores) en un momento en que el universo tenía solo el 25% de su presente edad.

El hallazgo de las llamadas galaxias barradas, similares a nuestra Vía Láctea, tan temprano en el universo requerirá que los astrofísicos refinen sus teorías de la evolución de las galaxias.

Antes del JWST, las imágenes del telescopio espacial Hubble nunca habían detectado barras en épocas tan jóvenes. En una imagen del Hubble, una galaxia, EGS-23205, es poco más que una mancha en forma de disco, pero en la imagen correspondiente del JWST tomada el verano pasado, es una hermosa galaxia espiral con una barra estelar clara. Arriba se muestran ambas.

"Eché un vistazo a estos datos y dije: '¡Vamos a dejar todo lo demás!'", dijo Shardha Jogee, profesora de astronomía en la Universidad de Texas en Austin. "Las barras apenas visibles en los datos del Hubble simplemente aparecieron en la imagen del JWST, mostrando el tremendo poder del JWST para ver la estructura subyacente en las galaxias", dijo en un comunicado, describiendo los datos del Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), dirigido por el profesor de UT Austin Steven Finkelstein.

El equipo identificó otra galaxia barrada, EGS-24268, también de hace unos 11.000 millones de años, lo que hace que dos galaxias barradas existan más atrás en el tiempo que cualquiera de las descubiertas anteriormente.

En un artículo aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal Letters, destacan estas dos galaxias y muestran ejemplos de otras cuatro galaxias barradas de hace más de 8.000 millones de años.

"Para este estudio, estamos buscando un nuevo régimen en el que nadie haya usado este tipo de datos o realizado este tipo de análisis cuantitativo antes", dijo Yuchen "Kay" Guo, un estudiante de posgrado que dirigió el análisis. "Así que todo es nuevo. Es como adentrarse en un bosque en el que nadie ha entrado jamás".

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Las barras juegan un papel importante en la evolución de las galaxias al canalizar gas hacia las regiones centrales, lo que impulsa la formación de estrellas.

"Las barras resuelven el problema de la cadena de suministro en las galaxias", dijo Jogee. "Al igual que necesitamos llevar materia prima desde el puerto a las fábricas del interior que fabrican nuevos productos, una barra transporta gas con fuerza a la región central, donde el gas se convierte rápidamente en nuevas estrellas a un ritmo típicamente de 10 a 100 veces más rápido que en el resto de la galaxia". Las barras también ayudan a que crezcan agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias al canalizar el gas en parte del camino.

El descubrimiento de barras durante épocas tan tempranas sacude los escenarios de evolución de galaxias de varias maneras. "Este descubrimiento de barras tempranas significa que los modelos de evolución de galaxias ahora tienen un nuevo camino a través de barras para acelerar la producción de nuevas estrellas en épocas tempranas", dijo Jogee.

Y la existencia misma de estas barras tempranas desafía los modelos teóricos, ya que necesitan obtener la física de la galaxia correcta para predecir la abundancia correcta de barras. El equipo probará diferentes modelos en sus próximos artículos.

El JWST puede revelar estructuras en galaxias distantes mejor que el Hubble por dos razones: en primer lugar, su espejo más grande le otorga una mayor capacidad de captación de luz, lo que le permite ver más lejos y con mayor resolución. En segundo lugar, puede ver mejor a través del polvo, ya que observa en longitudes de onda infrarrojas más largas que el Hubble.

Los estudiantes de pregrado Eden Wise y Zilei Chen jugaron un papel clave en la investigación al revisar visualmente cientos de galaxias, buscando aquellas que parecían tener barras, lo que ayudó a reducir la lista a unas pocas docenas para que los otros investigadores las analizaran con un enfoque matemático más intensivo.