Los astrónomos han descubierto que algunas de las galaxias más grandes del universo temprano estaban acaparando en secreto un montón de estrellas pequeñas, lo que las hace potencialmente cuatro veces más masivas de lo que se pensaba anteriormente. Es como descubrir que la modesta casa de tu vecino tiene una mansión subterránea secreta.

El equipo internacional, que incluye investigadores de Penn State, publicó sus hallazgos en Nature Astronomy, añadiendo otro dolor de cabeza para los científicos que intentan entender cómo se formaron y evolucionaron las primeras galaxias.

Usando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, los investigadores observaron nueve galaxias masivas y maduras que dejaron de formar estrellas hace miles de millones de años. Combinaron las observaciones del JWST del universo distante con datos terrestres anteriores del Very Large Telescope, porque ¿por qué usar un telescopio potente cuando puedes usar dos?

Por primera vez, pudieron estimar de manera confiable los números relativos de estrellas pequeñas y débiles y estrellas más grandes y brillantes en galaxias a distancias tan alucinantes.

"Estas galaxias son diferentes", dijo Joel Leja, profesor asociado de astronomía y astrofísica en Penn State y coautor del artículo. "Son diferentes de una manera que es realmente difícil de entender, porque son más masivas de lo que esperábamos, como mucho más masivas, tienen tres o cuatro veces más masa de lo que esperábamos". En otras palabras, el universo sigue sorprendiéndonos, y no siempre de buena manera.

Los astrónomos separaron la luz de cada galaxia en un espectro, buscando pequeñas variaciones de color que revelan qué tipos de estrellas están presentes. El problema: las estrellas grandes y brillantes acaparan el centro de atención, mientras que las estrellas más pequeñas son tímidas y difíciles de detectar. Los investigadores de Penn State proporcionaron experiencia y orientación para modelar la luz de estos sistemas de galaxias.

"Si una galaxia fuera una ciudad, las estrellas más brillantes serían los rascacielos que captan tu atención de inmediato desde lejos", dijo la autora principal Chloe Cheng, reciente doctora de la Universidad de Leiden. "Nuestros modelos demuestran que una población mucho más numerosa de estrellas de baja masa está oculta por esas estrellas brillantes y raras, como casas escondidas entre rascacielos. Como resultado, esta galaxia resulta ser mucho más masiva de lo que sugerían las estimaciones anteriores". Así que, básicamente, el universo está lleno de suburbios cósmicos.

Tradicionalmente, los astrónomos asumían que las estrellas se formaban en proporciones aproximadamente similares en todo el universo, pero estos hallazgos desafían esa suposición de larga data. Las galaxias más masivas del universo temprano parecen estar llenas de más estrellas de baja masa que galaxias más pequeñas como nuestra Vía Láctea.

Una galaxia se destacó, según la coautora Martje Slob, candidata a doctorado en la Universidad de Leiden. Probablemente se formó menos de mil quinientos millones de años después del Big Bang y podría ser hasta cuatro veces más masiva de lo que se calculó anteriormente.

"Hasta hace poco, mediciones como estas eran simplemente imposibles", dijo Slob. "Necesitábamos no solo un telescopio capaz de ampliar galaxias muy distantes, sino también espectros de calidad excepcional y nuevas técnicas de análisis para detectar de manera confiable las sutiles firmas de estrellas débiles y de baja masa ocultas dentro de estos titanes cósmicos". Porque aparentemente, las galaxias más grandes del universo disfrutan jugar a las escondidas.

Estos hallazgos tienen implicaciones importantes para comprender cómo se desarrollaron las galaxias en el universo joven. Desde que el JWST comenzó a observar, los astrónomos han encontrado repetidamente galaxias inesperadamente masivas y maduras que existieron poco después del Big Bang, presionando los modelos existentes de formación de galaxias.

"Este descubrimiento tiene implicaciones cruciales para nuestra comprensión del universo temprano", dijo Leja, quien también está afiliado al Instituto Penn State de Ciencias Computacionales y de Datos. "Desde el lanzamiento del JWST, los astrónomos han encontrado galaxias sorprendentemente masivas y maduras que ya existían poco después del Big Bang. Se cree que estas galaxias muy tempranas evolucionan hacia el tipo de galaxias estudiadas..."