JWST detecta metales alrededor de galaxias de los primeros tiempos del universo

Las primeras galaxias no solo encendieron estrellas: también empezaron muy pronto a cambiar químicamente el espacio que las rodeaba. Un equipo de astrónomos detectó gas con elementos más pesados que el helio alrededor de tres galaxias vistas cuando el universo tenía menos de 700 millones de años. La observación ayuda a reconstruir cómo el cosmos pasó de estar compuesto casi por completo por hidrógeno y helio a contener los ingredientes de planetas, rocas y seres vivos.

Los elementos pesados —en astronomía, todos los que no son hidrógeno ni helio— se fabrican en las estrellas y se dispersan cuando esas estrellas expulsan materia o terminan su vida. Por eso, encontrar oxígeno, silicio y carbono lejos de las estrellas de una galaxia joven aporta una pista sobre un proceso decisivo: cuánto tardaron las primeras generaciones estelares en enriquecer su entorno y cómo ese material comenzó a circular entre las galaxias y el gas intergaláctico.

Para buscar esas huellas, el equipo utilizó el espectrógrafo NIRSpec del telescopio espacial James Webb. En vez de tomar una imagen convencional, separaron la luz de cada galaxia en sus longitudes de onda, como si la descompusieran en un arcoíris muy detallado. Ciertos átomos del gas absorben colores específicos; esas pequeñas ausencias en la luz permiten identificar qué elementos estaban presentes y cómo se movía el gas respecto de la galaxia.

Las tres galaxias estudiadas se observan con corrimientos al rojo entre 7,2 y 9,3, una medida de la expansión del universo que, en este caso, equivale a mirar muy atrás en el tiempo. En las tres aparecieron líneas de absorción asociadas a oxígeno, silicio y carbono. Además, muchas de esas señales estaban desplazadas hacia longitudes de onda más cortas respecto de las líneas que marcan el movimiento general de cada galaxia. Ese patrón es compatible con gas que sale de las galaxias o que, al menos, está siendo perturbado por procesos energéticos en su entorno.

El resultado no demuestra por sí solo qué mecanismo movió cada nube de gas. Vientos impulsados por estrellas jóvenes, explosiones de supernovas y otros procesos pueden contribuir, y las observaciones no permiten separar todas esas posibilidades. Pero la combinación de distintos estados del gas y velocidades de entre decenas y unos pocos cientos de kilómetros por segundo indica que las galaxias ya no estaban aisladas en gas primordial: interactuaban activamente con el material que las rodeaba.

Este período coincide con la reionización, la etapa en la que las primeras fuentes luminosas transformaron el hidrógeno del universo temprano y lo volvieron transparente a la luz. La nueva evidencia sugiere que, antes de que ese proceso terminara, algunas galaxias brillantes ya habían producido y redistribuido elementos pesados con rapidez. No significa que todas las galaxias tempranas se comportaran igual: la muestra incluye solo tres objetos elegidos por la calidad de su luz. Ampliar las observaciones permitirá saber cuán común fue este enriquecimiento químico y qué papel tuvo en la evolución posterior de las galaxias.