Este descubrimiento, publicado en Astronomy & Astrophysics, ha sido posible gracias a los datos del telescopio espacial James Webb (JWST). Permite comprender mejor la formación y evolución temprana de las galaxias en el Universo primitivo.
Con sus brazos espirales y su gran disco de formación estelar, Zhúlóng se asemeja a la Vía Láctea.
© NASA/CSA/ESA, PANORAMIC Team, M. Xiao (University of Geneva), C. C. Williams (NOIRLab), P. A. Oesch (UNIGE), G. Brammer (Niels Bohr Instititute)
Las grandes galaxias espirales como la Vía Láctea deberían tardar varios miles de millones de años en formarse. Por lo tanto, durante los primeros mil millones de años de la historia cósmica, los científicos solo esperan observar galaxias pequeñas, caóticas y de forma irregular. Sin embargo, el JWST está comenzando a revelar otros escenarios. Sus imágenes en el infrarrojo profundo permiten descubrir galaxias sorprendentemente masivas y bien estructuradas mucho antes de lo previsto, lo que lleva a los astrónomos a reevaluar el momento y la forma en que las galaxias toman forma en el Universo primitivo.
Una gemela de la Vía Láctea en el Universo primitivo
Entre estos descubrimientos figura una galaxia espiral candidata -cuya confirmación aún está pendiente- que sería la más lejana jamás identificada. Fue observada con un corrimiento al rojo que corresponde a solo mil millones de años después del Big Bang. A pesar de esta época temprana, la galaxia presenta una estructura sorprendentemente madura: un viejo bulbo central, un gran disco de formación estelar y brazos espirales, características generalmente observadas en galaxias mucho más alejadas del Big Bang.
"Hemos bautizado esta galaxia como Zhúlóng, que significa 'dragón antorcha' en la mitología china. En el mito, Zhúlóng es un poderoso dragón solar rojo que crea el día y la noche abriendo y cerrando los ojos, simbolizando la luz y el tiempo cósmico", explica Mengyuan Xiao, investigadora postdoctoral en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y autora principal del estudio. "Zhúlóng destaca por su parecido con la Vía Láctea, tanto en forma como en tamaño y masa estelar."
Su disco se extiende por más de 60,000 años luz, comparable a nuestra propia galaxia, y contiene más de 100 mil millones de masas solares de estrellas. Esta configuración la convierte en uno de los análogos más convincentes de la Vía Láctea descubiertos en una época tan temprana. Plantea nuevas preguntas sobre cómo galaxias espirales, masivas y bien ordenadas pudieron formarse tan poco después del Big Bang.
Descubierta por casualidad
Zhúlóng fue descubierta gracias a la imagen profunda del sondeo PANORAMIC del JWST, un programa extragaláctico a gran escala dirigido por Christina Williams (NOIRLab) y Pascal Oesch (UNIGE). PANORAMIC utiliza el modo único de "paralelismo puro" del JWST, una estrategia eficaz para recopilar imágenes de alta calidad mientras el instrumento principal del JWST recoge datos sobre otro objetivo.
"Esto permite al JWST mapear vastas áreas del cielo, lo cual es esencial para descubrir galaxias masivas, ya que son increíblemente raras", explica Christina Williams, astrónoma adjunta en NOIRLab e investigadora principal del programa PANORAMIC. "Este descubrimiento destaca el potencial de los programas de paralelismo puro para descubrir objetos raros y distantes que ponen a prueba los modelos de formación de galaxias."
Una historia por reescribir
Anteriormente se pensaba que las estructuras espirales tardaban miles de millones de años en desarrollarse, y que las galaxias masivas solo debían existir mucho más tarde en el Universo, ya que generalmente se forman después de la fusión de galaxias más pequeñas. Pascal Oesch, profesor asociado en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y coinvestigador principal del programa PANORAMIC, explica: "Este descubrimiento muestra que el JWST está cambiando fundamentalmente nuestra visión del Universo primitivo."
Las futuras observaciones del JWST y del Atacama Large Millimeter Array (ALMA) permitirán confirmar sus propiedades y conocer más sobre su historia de formación. Los astrónomos esperan encontrar más galaxias de este tipo a medida que avancen los nuevos sondeos del JWST, lo que permitirá comprender mejor los complejos procesos que dieron forma a las galaxias en los inicios del Universo.