Los astrónomos observan cómo crece una galaxia masiva 1.200 millones de años después del Big Bang

Las primeras observaciones del telescopio James Webb revelaron la existencia de galaxias masivas cuando el universo tenía menos de mil millones de años. Estos descubrimientos plantearon nuevas preguntas sobre la rapidez con la que pudieron haberse formado grandes estructuras después del Big Bang.

Las galaxias crecen mediante diferentes mecanismos, como la formación continua de estrellas a partir de la acreción de gas y las fusiones con otras galaxias. En el modelo cosmológico actual, las colisiones y fusiones entre sistemas más pequeños desempeñan un papel fundamental en la formación de galaxias cada vez más masivas.

Los astrónomos han identificado un grupo compacto de seis galaxias jóvenes que interactuaban cuando el universo tenía poco más de 1200 millones de años. La evidencia sugiere que estos sistemas están en proceso de fusión y podrían formar una única galaxia mucho más masiva.

Fusión de galaxias

Las fusiones de galaxias ocurren cuando dos o más sistemas quedan ligados gravitacionalmente e interactúan durante cientos de millones o incluso miles de millones de años. En este proceso, las estrellas rara vez colisionan directamente, pero la gravedad altera sus órbitas y redistribuye el gas, el polvo y la materia oscura.

A medida que las galaxias se aproximan, la fricción dinámica provoca que pierdan energía orbital y se desplacen en espiral una hacia la otra. Tras sucesivos acercamientos, sus discos y halos de materia oscura se superponen hasta que los núcleos se fusionan en un único sistema.

¿Cómo crecen las galaxias?

El crecimiento de las galaxias se produce a través de diferentes mecanismos a lo largo de la historia cósmica. Uno de ellos es la continua acumulación de gas del medio intergaláctico, que proporciona la materia prima para la formación de nuevas estrellas. Otro mecanismo es la incorporación de galaxias más pequeñas.

En el modelo cosmológico ΛCDM, las fusiones galácticas son uno de los principales procesos responsables de la formación de las galaxias más grandes del universo. Las galaxias pequeñas emergen primero y, con el tiempo, se fusionan mediante interacciones gravitacionales sucesivas.

Sistema con 6 galaxias

La nueva investigación analizó un grupo de seis galaxias jóvenes, denominadas SCGG-z5, cuando el universo tenía apenas unos 1200 millones de años. Los investigadores confirmaron que las seis galaxias pertenecen al mismo sistema y ocupan una región de tan solo unos 52 000 años luz de diámetro.

Las seis galaxias presentan morfologías irregulares y signos de intensa interacción gravitatoria. El análisis de sus velocidades indica que podrían realizar múltiples acercamientos en aproximadamente 14 millones de años. Este sistema ofrece una visión del nacimiento de una galaxia masiva en el universo joven.

Observaciones

Las comparaciones con la simulación cosmológica EAGLE indican que las seis galaxias del sistema SCGG-z5 deberían fusionarse por completo en una sola galaxia en un plazo de 400 millones de años. Tras esta fusión, el nuevo sistema seguirá acumulando masa mediante la acreción de gas y nuevas interacciones gravitacionales.

Las predicciones sugieren que podría alcanzar una masa estelar cercana a los 100 mil millones de masas solares y convertirse en la galaxia central de un cúmulo. Los investigadores estiman que todo el proceso durará aproximadamente 800 millones de años. Esto significa que el telescopio James Webb registró el sistema en una etapa temprana de su evolución.