Los secretos de las primeras galaxias en el cosmos revelados por astrónomos chilenos: “Parecen un choque de trenes, pero en el espacio”

Cuando la astrónoma Montserrat Martínez (Talcahuano, 31 años), investigadora postdoctoral de Núcleo Milenio de Galaxias (Mingal), vio cómo se formaron las primeras galaxias en el cosmos se maravilló. “No tenían forma de espiral ni elíptica, como las solemos conocer. Parecían un choque de trenes, pero en el espacio”, dijo a EL PAÍS. Ella fue parte del equipo de más de 40 investigadores internacionales del proyecto CRISTAL, liderado desde Mingal, que ha realizado este primer censo del gas, el polvo y las estrellas en las galaxias cuando el universo tenía unos mil millones de años después del Bing Bang. Es decir, el equivalente a aproximadamente un 10% de su edad actual.

Los detalles del estudio fueron publicados el 1 de julio en la revista Astronomy & Astrophysics (astronomía y astrofísica). La investigación fue liderada por Rodrigo Herrera-Camus (Rancagua, 41 años), director del Mingal y astrónomo de la Universidad de Concepción, que asegura que hoy “tenemos un nuevo retrato de familia de la evolución temprana de las galaxias”.

La investigación se enfocó en evaluar unas 39 galaxias. “Logramos, por primera vez, estudiar el gas frío de estas galaxias, la materia prima a partir de la que surgen las estrellas. Lo que descubrimos fue que estas galaxias jóvenes tenían estructuras muy complejas, presentan vientos galácticos que expulsan gas desde sus discos, y contienen más polvo cósmico y metales de lo que se puede esperar”, explica.

La captación de estas imágenes fue posible al radiotelescopio ALMA, localizado en el árido desierto de Atacama, en combinación con los telescopios espaciales James Webb y Hubble. Con estos dos últimos revelaron las poblaciones de las estrellas jóvenes y más antiguas, mientras que con ALMA pudieron observar el gas frío y el polvo cósmico. “Fue como realizar una ecotomografía, radiografía y examen de sangre a la galaxia. Es decir, como diagnosticar. Hoy podemos tener una mayor cantidad información que en otros tiempos”, ejemplifica Martínez.

La revista Astronomía y astrofísica menciona que, durante las primeras épocas cósmicas –analizadas en el sondeo realizado por el proyecto CRISTAL–, las galaxias experimentaron un rápido crecimiento y una intensa formación estelar. “La observación de sus tamaños y morfologías —como discos, cúmulos y desplazamientos espaciales entre diversos trazadores— revela cómo estas galaxias se ensamblaron bajo la influencia de la gravedad, las fusiones y la retroalimentación”, agrega.

Herrera-Camus explica que, para tratar de entender cómo se dio forma a galaxias como la Vía Láctea, fue importante hurgar en el tiempo: “Con la astronomía se puede hacer eso, porque la luz viaja a una velocidad finita [aproximadamente 300.000 km/s en el vacío], lo que nos permite ver atrás en el tiempo”, apunta.

El astrónomo indica que, entre otras observaciones, detectaron que, al menos, la mitad de las galaxias evaluadas rotaban durante la etapa inicial del universo: “Estas eran lo suficientemente maduras”.

El Bing Bang de una idea

La idea de realizar un censo de las galaxias en su etapa inicial nació de una conversación entre Herrera-Camus y el premio Nobel de Física de 2020 Reinhard Genzel, director del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, hace unos años en Alemania. “Él me dijo: ‘Rodrigo, esta es un área donde creo que en el futuro habrá mucho avance’. Y tomé sus palabras, consejo, y me puse a investigar. Al principio hice un proyecto piloto, me enfoqué en una galaxia y luego en más”, recuerda el académico.

El siguiente paso fue buscar apoyo, así se conformó un equipo de más de 40 astrónomos en todo el mundo liderados desde Chile; entre ellos, los profesores Manuel Aravena, de la Universidad Diego Portales, y Jorge González, de la Pontificia Universidad Católica. El proceso es altamente competitivo. El Observatorio ALMA, en el llano de Chajnantor, a unos 5.000 metros de altura del desierto de Atacama, recibe anualmente más de mil propuestas para realizar observaciones. Al que postularon desde Mingal se le conoce como un proyecto de gran escala, y en los 12 años de vida de ALMA solo se ha aprobado uno liderado por un equipo chileno, comenta Herrera-Camus. Les fue adjudicado en 2021, solo dos años después comenzaron observaciones y las concluyeron este 2025.

Los investigadores aseguran que los descubrimientos realizados durante el proyecto CRISTAL están desafiando los modelos existentes de la formación de galaxias y abriendo puertas a futuros estudios. “Si bien encontramos estos resultados, la idea ahora es explicar interrogantes como, por ejemplo, ¿por qué estas primeras galaxias tienen esta forma irregular?”, agrega Martínez.