Un equipo científico internacional, en el que participan investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL), halla una galaxia espiral barrada análoga a la Vía Láctea en el Universo temprano, cuando éste tenía sólo un 15% de su edad actual. Denominada ceers-2112, es la galaxia espiral barrada más distante jamás observada y su existencia desafía el actual modelo de formación y evolución galáctica. El descubrimiento, realizado con datos del telescopio espacial James Webb (JWST), se publica en la revista Nature.

En astrofísica, el estudio de la estructura de galaxias a diferentes distancias, es decir, a diferentes edades del cosmos, es esencial para reconstruir la historia de la formación y evolución de la Vía Láctea. En el Universo cercano, la mayoría de las galaxias espirales masivas muestran en sus regiones centrales una estructura alargada en forma de barra, al igual que nuestra propia galaxia. Estas barras tienen un papel fundamental en la evolución galáctica, ya que favorecen la mezcla de elementos, esencial para la formación de estrellas.

Sin embargo, según las predicciones de los modelos teóricos, las condiciones físicas y dinámicas del Universo primitivo no favorecen la formación de barras en las galaxias más jóvenes y distantes. Por ello, se pensaba que la estructura de las galaxias espirales como la Vía Láctea no se consolidaba hasta que el Universo tenía la mitad de su edad, que en la actualidad cuenta con 13.800 millones de años.

Ahora, un equipo liderado por el Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA, ha descubierto una galaxia en el Universo temprano que presenta una barra galáctica similar a la de la Vía Láctea. Las observaciones, realizadas con el JWST, muestran una galaxia espiral barrada cuando el Universo tenía sólo 2.100 millones de años, lo que desafía el conocimiento previo sobre la formación de galaxias.

“En contra de lo esperado, este descubrimiento revela que ya existían galaxias similares a la Vía Láctea hace 11.700 millones de años, cuando el Universo tenía sólo un 15 % de la edad actual”, afirma Luca Costantin, investigador postdoctoral del CSIC en el CAB de Madrid y autor principal del artículo.

Esta galaxia espiral barrada, denominada ceers-2112, presenta también la misma masa que debía tener la Vía Láctea en ese instante del Universo. Según el equipo científico, de este hecho se desprende una importante conclusión: “Sorprendentemente, este hallazgo prueba que cuando el Universo era aún muy joven la evolución de esta galaxia estaba dominada por los bariones, la materia ordinaria de la que estamos compuestos, y no por la materia oscura, aunque esta última es más abundante”, señala Jairo Méndez Abreu, investigador de la ULL y el IAC, y coautor del estudio.

Un telescopio revolucionario

Hasta ahora, el conocimiento sobre la morfología de galaxias lejanas estaba basado principalmente en estudios realizados con el telescopio espacial Hubble (HST), los cuales revelaban estructuras muy irregulares, resultado de posibles fusiones entre galaxias. Sin embargo, las extraordinarias capacidades del JWST están revolucionando la astrofísica y desvelan un Universo lejano que no es exactamente como se esperaba.

“Por primera vez, con el James Webb tenemos la tecnología y la instrumentación necesarias para estudiar en detalle la morfología de galaxias muy lejanas, por lo que esperamos, en los próximos años, una transformación sin precedentes de nuestro conocimiento sobre los procesos de formación y evolución galáctica”, subraya Marc Huertas-Company, investigador del IAC y del ULL que también ha participado en el estudio.

La barra de la galaxia ceers-2112 ha sido identificada gracias al análisis de imágenes tomadas con el instrumento NIRCam del JWST. Los datos científicos se tomaron durante las observaciones del proyecto CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science, liderado por Steven L. Finkelstein de la Universidad de Texas, USA) dentro del Extended Groth Strip, una región del cielo ubicada entre las constelaciones de la Osa Mayor y el Boyero. En el proyecto han participado 33 investigadores de 29 instituciones en 8 países.

Artículo: Costantin et al. "A Milky Way-like barred spiral galaxy at a redshift of 3", Nature, 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-06636-x 

Contactos en el IAC:
Jairo Méndez Abreu, jairo [at] iac.es (jairo[at]iac[dot]es)
Marc Huertas-Company, mhuertas [at] iac.es (mhuertas[at]iac[dot]es)

*En este resultado científico participa personal científico de la línea de investigación del IAC “Formación y Evolución de Galaxias” apoyada por el Programa Severo Ochoa.