Más estrellas pequeñas de lo esperado: el hallazgo del telescopio James Webb que agrava el misterio de las galaxias tempranas

Muchas más estrellas pequeñas que en la Vía Láctea

Los resultados indican que las nueve galaxias tienen una IMF más cargada hacia las masas bajas, o «bottom-heavy», que la observada en la Vía Láctea. En términos sencillos, contienen proporcionalmente muchas más estrellas tenues y pequeñas que las que se esperarían utilizando una distribución de masas similar a la de nuestra galaxia.

Las estrellas de baja masa aportan muy poca luminosidad, por lo que pueden pasar inadvertidas en las observaciones. Sin embargo, viven durante mucho tiempo y, en conjunto, pueden concentrar una parte sustancial de la masa estelar de una galaxia. Si los cálculos se basan en una IMF parecida a la de la Vía Láctea, la masa total puede quedar claramente subestimada.

El efecto es especialmente importante en los dos objetos más antiguos de la muestra. Al aplicar la IMF medida en lugar de la distribución asumida habitualmente, la masa estelar estimada aumenta entre tres y cuatro veces. Estas dos galaxias se consideran descendientes directas de algunas de las galaxias «imposiblemente tempranas» observadas por el James Webb.

Un problema aún mayor para los modelos cosmológicos

El James Webb ya ha confirmado la existencia de galaxias masivas y evolucionadas en épocas muy tempranas del universo. Entre ellas se encuentra GS-9209, una galaxia masiva y quiescente observada con un corrimiento al rojo de 4,658, apenas unos 1.250 millones de años después del Big Bang.

Su rápida formación y posterior apagado de la actividad de formación estelar ya suponían un desafío para los modelos de evolución galáctica. Si esas galaxias tenían una IMF igualmente cargada hacia las estrellas pequeñas cuando se formaron, debieron reunir todavía más masa estelar —y hacerlo en menos tiempo— de lo que sugerían las estimaciones anteriores. En lugar de aliviar la tensión con los modelos, el nuevo resultado la intensifica.

Una de las poblaciones estelares más antiguas analizadas probablemente se formó menos de 1.500 millones de años después del Big Bang. Si su descendiente conserva una IMF similar, la galaxia original tuvo que ensamblar una cantidad extraordinaria de estrellas en una etapa muy temprana de la historia cósmica.

La relación con los sistemas observados durante los primeros 500 millones de años del universo debe interpretarse con cautela: se trata de una extrapolación hacia las galaxias más tempranas, no de una medición directa de la IMF en galaxias con corrimientos al rojo de aproximadamente 10 o superiores. Las mediciones sólidas presentadas en este trabajo corresponden a galaxias con z cercano a 0,7.

¿Podría haber también más planetas?

Si la formación de estrellas con una IMF cargada hacia masas bajas era común en el universo joven, entonces también pudieron formarse más estrellas longevas y pequeñas de lo que se suponía. Este tipo de estrellas constituye uno de los principales entornos potenciales para albergar planetas.

Por tanto, el hallazgo podría elevar las estimaciones del número de sistemas planetarios que se formaron en épocas tempranas. No obstante, el estudio no mide directamente la frecuencia de planetas ni demuestra que esas estrellas tengan planetas a su alrededor; esa posible consecuencia requiere investigaciones independientes.

El siguiente paso: mirar aún más atrás

Los investigadores planean aplicar esta estrategia de espectroscopía ultraprofundа y de amplia cobertura a galaxias cada vez más lejanas. El objetivo final es acercarse a la época de las primeras estrellas, cuando el desplazamiento de las señales hacia el infrarrojo permite al James Webb observar las características sensibles a la IMF.

Esas futuras observaciones permitirán comprobar si el exceso de estrellas de baja masa también era una característica de las primeras galaxias o si surgió, en cambio, durante etapas posteriores de la evolución galáctica.