La composición química de las galaxias siempre ha estado llena de incógnitas. James Webb ha dado un gran paso para solucionar el problema – La nación

El telescopio espacial James Webb ve donde otros no pueden: su visión infrarroja penetra nubes de polvo cósmico y llega a galaxias tan lejanas que su luz tardó miles de millones de años en llegar hasta nosotros. En este sentido, mirar al espacio es una mirada atrás en el tiempo. Sin embargo, lo que James Webb vio en estas galaxias es diferente de lo que se esperaba: estas galaxias primitivas parecen contener demasiado nitrógeno, mucho más de lo esperado.

Las exóticas explicaciones posibles de la ciencia incluyen hipótesis como estrellas gigantes nunca antes vistas, agujeros negros que actúan como catalizadores de la química galáctica o grandes cantidades de estrellas. De hecho, ese fue el tema de conversación en medio de una conversación telefónica mientras el astrofísico mexicano José Eduardo Méndez-Delgado esperaba en la fila al médico. Al otro lado de la línea estaba su colega Karla Arellano-Córdova, quien se encontraba en Edimburgo. En esta conversación informal decidieron cambiar el prisma: tal vez el problema no estuviera en las galaxias, sino en cómo las medimos.

el descubrimiento. El Sugerencia de este equipo internacional consiste en analizar tres señales luminosas del mismo ion de oxígeno para calcular la temperatura y la densidad simultáneamente, sin partir de una para calcular la otra (la fuente original de error). El resultado: en estas galaxias el gas era cientos o miles de veces más denso de lo esperado. Con esta corrección, las galaxias resultaron ser más ricas en metales de lo que parecían y el exceso de nitrógeno se redujo drásticamente.

Por qué es importante. Primero, porque la metalicidad de una galaxia está directamente relacionada con su historia: cuantos más metales contiene, más estrellas nacieron y murieron en ella. Hasta ahora, hemos subestimado este número, lo que provocó que estas galaxias primitivas tuvieran un aspecto muy diferente de la nuestra y sugiriera una evolución marcada y discontinua. Ahora son más parecidos a lo que conocemos.

Pero los elementos vitales como el carbono, el oxígeno o el nitrógeno no existían cuando nació el universo: fueron creados por las estrellas en su interior y se expandieron a medida que morían. De ahí el interés por conocer la química de las galaxias: ayuda a comprender cuándo el universo tenía los ingredientes necesarios para la vida. Con medidas incorrectas, no sabemos si estos ingredientes estuvieron presentes antes y en más lugares de lo que pensábamos.

contexto. La forma estándar de determinar la composición de una galaxia distante es analizar las líneas espectrales de su luz en función de la densidad del gas y su temperatura. El problema es que el gas de estas galaxias primitivas es mucho más denso de lo esperado, por lo que usarlo como termómetro no funciona bien. Y a partir de ahí todo fracasó.

Las anomalías del nitrógeno aparecieron en los primeros datos científicos del telescopio espacial James Webb El cualquiera El. Como los resultados no coincidían con los modelos, la comunidad científica comenzó a buscar explicaciones. Este artículo sugiere dar un paso atrás: antes de interpretar la física estelar, comprobar que las mediciones sean correctas. Aparte de eso, El Webb ahora lo permite: Detecta simultáneamente líneas de oxígeno ultravioleta y ópticas en galaxias tan distantes.

Cómo lo hacen. Básicamente, el truco consiste en elegir las señales correctas. Una de las líneas de luz de oxígeno visibles en la región ultravioleta tiene una propiedad especial: no se distorsiona incluso cuando el gas es muy denso, como ocurría con las líneas utilizadas anteriormente. Combinándolas con otras dos señales del mismo átomo, el equipo investigador puede calcular la temperatura y la densidad simultáneamente, como si estuvieran resolviendo dos ecuaciones simultáneas e independientes. Utilizando simulaciones estadísticas, el equipo descubrió que los resultados eran consistentes con otras mediciones independientes de las mismas galaxias.

Si pero. Como explica el equipo en el artículo, su método corrige el error de densidad, pero no otros posibles errores que son igualmente importantes: el gas de estas galaxias también tiene fluctuaciones de temperatura interna, y éstas pueden distorsionar los resultados de maneras que este estudio no aclara. Además, el método sólo funciona bien si se detectan claramente las tres señales luminosas del oxígeno. Esto no fue posible en tres de las seis galaxias analizadas y los resultados son menos precisos.

El nitrógeno sigue siendo un problema. Los excesos proceden casi exclusivamente de un ion concreto cuya emisión es extremadamente sensible a la temperatura: variar este parámetro tan solo un diez por ciento reduciría a la mitad el nitrógeno calculado. Hasta ahora nadie ha medido esta temperatura directamente. Sin embargo, muestra un camino a seguir antes de buscar explicaciones “exóticas”: comprobar si las herramientas de medición cumplen los requisitos.

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Portada | Oleg Moroz