El Webb descubre una galaxia «medusa» de 8.500 millones de años de antigüedad

En datos del Telescopio Espacial James Webb, un equipo dirigido por la Universidad de Waterloo ha identificado una galaxia "medusa" candidata cuya luz la abandonó hace aproximadamente 8500 millones de años. Catalogada con un desplazamiento al rojo de z = 1,156 y descubierta en observaciones del JWST del campo COSMOS, el objeto muestra las largas corrientes de gas y estrellas jóvenes en forma de tentáculos que definen a los sistemas de medusas cercanos. El descubrimiento, publicado como "JWST revela una galaxia medusa candidata en z=1,156" en The Astrophysical Journal, sitúa el fenómeno del despojo ambiental mucho antes en la historia cósmica de lo que los astrónomos habían confirmado previamente.

Descubrimiento del Telescopio Espacial James Webb en el campo COSMOS

El campo COSMOS —una parcela del cielo profunda y despejada, seleccionada precisamente porque ofrece una visión clara de galaxias distantes y tenues— ha sido un caballo de batalla para los sondeos. Los investigadores reexaminaron las imágenes y la espectroscopia del JWST de esta región bien estudiada e identificaron a la candidata a galaxia medusa mientras buscaban señales de galaxias que estuvieran siendo transformadas activamente por su entorno. Debido a que el campo COSMOS tiene una mínima contaminación en primer plano y una cobertura multionda muy profunda, la sensibilidad infrarroja del JWST permite ver características que están estiradas y enrojecidas por la distancia cosmológica, pero que aún están resueltas espacialmente.

El Dr. Ian Roberts, becario posdoctoral Banting en el Centro de Astrofísica de Waterloo, describió el hallazgo como inesperado: mientras revisaba el conjunto de datos, el equipo notó una galaxia distante y no documentada con una morfología inconfundible: un núcleo compacto con largos filamentos de arrastre. La combinación de la resolución del JWST en el infrarrojo cercano y los datos estratificados de COSMOS permitió al equipo medir el desplazamiento al rojo de la galaxia y armar una imagen física de un sistema sometido a un despojo activo en un entorno denso a principios de la historia del universo.

¿Qué define a una galaxia medusa?

Las galaxias medusa son una clase morfológica llamada así por sus largas colas de gas y estrellas recién formadas en forma de tentáculos que se arrastran tras una galaxia en movimiento. Esas colas no son decorativas: se forman cuando una galaxia se sumerge a través del gas caliente y denso que llena los cúmulos de galaxias. La presión de este medio intracumular que actúa sobre el gas interestelar de una galaxia —un proceso conocido como despojo por presión de ariete— barre el material fuera de la galaxia como el viento que desprende el rocío de un coche, dejando tras de sí corrientes alargadas donde el gas se enfría y colapsa en nuevas estrellas.

Ejemplos cercanos, observados con instrumentos como el Hubble y telescopios terrestres, revelan espectaculares nudos de formación estelar en las colas y un truncamiento abrupto de la formación estelar en el disco de la galaxia. Lo que hace notable a la candidata z = 1,156 es que demuestra que esa misma física operaba cuando el universo era significativamente más joven, lo que implica que los entornos de los cúmulos podrían haber sido hostiles para las galaxias antes de lo que los modelos estándar habían predicho.

Evidencia del Telescopio Espacial James Webb sobre el despojo temprano en cúmulos

Antes de este descubrimiento, los astrónomos pensaban que los cúmulos lo suficientemente masivos como para producir un fuerte despojo por presión de ariete eran más raros en épocas correspondientes a desplazamientos al rojo cercanos a uno. La nueva candidata muestra signos morfológicos claros consistentes con el despojo en z = 1,156, lo que corresponde a un tiempo de retroceso de aproximadamente 8500 millones de años. Ese momento se sitúa mucho antes de la era actual de cúmulos masivos bien establecidos y sugiere que los protocúmulos o entornos densos capaces de despojar ya estaban remodelando galaxias activamente.

Las implicaciones son dobles. En primer lugar, los procesos ambientales que frenan la formación estelar y convierten las espirales ricas en gas en galaxias pasivas que habitan en cúmulos podrían haber sido efectivos antes y de manera más generalizada de lo que predicen muchas simulaciones. En segundo lugar, la presencia de tal galaxia proporciona un mecanismo para construir la gran población de galaxias "muertas" que se encuentran en los cúmulos hoy en día: el despojo de gas acelera el fin de la formación estelar, dejando tras de sí sistemas rojos y quiescentes que dominan los núcleos de los cúmulos.

Cómo vio el JWST las colas: imágenes y contexto

Los instrumentos del JWST, optimizados para longitudes de onda del infrarrojo cercano y medio, son fundamentales para resolver la estructura en galaxias distantes cuya luz óptica se ha desplazado al rojo hacia el infrarrojo. En términos prácticos, eso significa que el JWST puede captar imágenes de la luz estelar y de la emisión reprocesada por el polvo que revelan tanto el núcleo estelar compacto como los filamentos tenues y extendidos de una galaxia medusa a distancias cosmológicas. Los extensos datos complementarios del campo COSMOS —desde mapas de rayos X que rastrean el gas caliente intracumular hasta espectroscopia terrestre que proporciona contexto ambiental— ayudan a los investigadores a interpretar si la galaxia se encuentra en un entorno denso real o si simplemente está proyectada cerca de uno.

Si bien el artículo presenta al objeto como una fuerte candidata en lugar de un caso incontrovertible, la combinación de la evidencia morfológica y el desplazamiento al rojo lo sitúa entre los primeros ejemplos convincentes de una galaxia en proceso de despojo. Las observaciones de seguimiento del JWST y los datos profundos de rayos X o radio pueden ayudar a confirmar la presencia de un medio caliente circundante y establecer la dinámica del sistema con mayor firmeza.

Por qué este hallazgo es importante para la evolución de las galaxias

Las galaxias evolucionan a través de una mezcla de procesos internos y externos. Los procesos internos —consumo de gas en la formación estelar, retroalimentación de supernovas y núcleos activos— operan independientemente del entorno. Los procesos externos, como las interacciones de marea y el despojo por presión de ariete, dependen del entorno. Encontrar galaxias despojadas en z ≈ 1,156 altera el equilibrio: muestra que la transformación impulsada por el entorno ya era importante cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual.

Ese cambio tiene consecuencias concretas para los modelos de ensamblaje y cese de formación estelar en las galaxias. Las simulaciones que pretenden reproducir la demografía observada de las galaxias deben ahora dar cuenta de efectos ambientales más fuertes o tempranos en al menos algunas regiones. Para la astronomía observacional, este descubrimiento es una demostración de que el JWST puede resolver la interacción entre las galaxias y sus entornos en tiempos de retroceso que antes eran accesibles solo como señales borrosas o integradas.

Próximos pasos: confirmar la candidata y mapear su vecindario

El Telescopio Espacial James Webb continúa ofreciendo sorpresas a medida que los equipos reprocesan vastos campos de sondeo como COSMOS con nueva sensibilidad y resolución. Cada nuevo objeto identificado con un alto desplazamiento al rojo no es solo un punto de datos, sino una sonda de los procesos físicos que dan forma a las galaxias a través del tiempo cósmico, y la galaxia medusa candidata en z = 1,156 es un ejemplo vívido de cómo la visión infrarroja profunda remodela nuestra narrativa del universo joven.

Fuentes

• The Astrophysical Journal (artículo de investigación: "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156")
• Universidad de Waterloo (Centro de Astrofísica de Waterloo)
• Telescopio Espacial James Webb (observaciones de NASA/ESA/CSA)
• COSMOS (Cosmic Evolution Survey)