Los astrónomos no salían de su asombro al descubrir MXDFz4.4: pensaban que observar un objeto de este tipo, una galaxia en una época tan remota, era imposible. Sin embargo, esta lejana galaxia, sumergida en una niebla de hidrógeno neutro, deja filtrar una luz ultravioleta que debería haber sido absorbida.
Después del Big Bang, el Universo estaba lleno de hidrógeno gaseoso neutro, opaco a las radiaciones ultravioletas. Este período, llamado la Época de la Reionización, duró aproximadamente mil millones de años. Progresivamente, fuentes de energía ionizaron este gas, haciéndolo transparente. Pero, ¿cuáles eran esas fuentes? Los astrónomos dudaban entre los agujeros negros supermasivos y las primeras estrellas masivas.
Impresión artística de la joven galaxia lejana MXDFz4.4 y su denso cúmulo de estrellas luminosas. Crédito: NASA/ESA/Leah Hustak (STScI)
En 2023, el telescopio espacial James Webb ya había encontrado una galaxia capaz de ionizar su entorno 900 millones de años después del Big Bang. Hoy, Hubble va más lejos: ha detectado la luz ultravioleta de MXDFz4.4, una galaxia que existía 1.400 millones de años después del nacimiento del Universo. Esta luz solo puede ser visible si el gas circundante ya ha sido ionizado.
MXDFz4.4 es cien veces más pequeña que nuestra Vía Láctea, pero forma estrellas diez veces más rápido. En el corazón de esta galaxia, un denso cúmulo de estrellas jóvenes, calientes y masivas produce la radiación ionizante. Ilias Goovaerts, del Space Telescope Science Institute, explica que una gran cantidad de estrellas jóvenes y calientes en un espacio reducido perfora más eficazmente el gas opaco.
Los investigadores compararon los datos de Hubble con los de Webb y descubrieron que las estrellas del cúmulo se formaron en estallidos sucesivos. Cada impulso de formación estelar produjo una nueva ola de radiación ultravioleta. Hoy, observamos la galaxia aproximadamente 250 millones de años después de que terminara de reionizar su vecindario.
Vista por el telescopio espacial Hubble de la lejana galaxia MXDFz4.4 (en recuadro). Crédito: NASA/ESA/CSA/STScI/Ilias Goovaerts y Anton Koekemoer (STScI)/Marc Rafelski (STScI, JHU)/ Procesamiento de imagen: Alyssa Pagan (STScI)
Estas observaciones confirman que fueron precisamente los cúmulos de estrellas masivas en las galaxias jóvenes los que desempeñaron un papel importante en la dispersión de la niebla cósmica. Marc Rafelski, subdirector de la misión Hubble, indica que encontrar otras galaxias en épocas ligeramente posteriores permitirá refinar estas mediciones y comprender cómo se aclaró nuestra visión del Universo. Los resultados se publican en The Astrophysical Journal.
La Época de la Reionización
Después del Big Bang, el Universo estaba lleno de un plasma caliente que se enfrió para formar hidrógeno neutro, opaco a la luz ultravioleta. Este período oscuro duró hasta que las primeras estrellas y galaxias comenzaron a emitir una radiación capaz de arrancar los electrones de los átomos de hidrógeno, un proceso llamado ionización.
La Época de la Reionización hizo gradualmente transparente el Universo a la luz ultravioleta, permitiendo que la luz de las primeras galaxias nos llegara. Las observaciones de MXDFz4.4 muestran que los cúmulos de estrellas masivas fueron los principales agentes de esta transformación, mucho antes de que los agujeros negros supermasivos tomaran el relevo.