El Telescopio Espacial James Webb reconstruye la evolución de la Vía Láctea al observar galaxias lejanas
Las galaxias espirales que vemos en el Universo y son parecidas a nuestra Vía Láctea exhiben una estructura particular: un disco grueso de estrellas antiguas y un disco delgado incrustado, donde residen estrellas más jóvenes.
Esta arquitectura dual se observa hoy en día en muchas galaxias, pero los astrónomos no sabían con precisión cómo ni cuándo se forma. Para responder a esa incógnita, un equipo internacional recurrió al Telescopio Espacial James Webb (JWST) y, mediante observaciones de más de un centenar de galaxias de borde, logró rastrear las etapas iniciales de esta configuración.
La muestra analizada incluyó 111 galaxias de disco vistas de canto, algunas tan lejanas que muestran cómo eran apenas 2800 millones de años después del Big Bang.
Con estos datos, el equipo reconstruyó la secuencia en la que aparecen las estructuras estelares, y propuso una explicación respaldada por evidencia de otros telescopios. Según la investigación, las galaxias desarrollan primero un disco grueso, más extendido verticalmente, y solo después generan un disco delgado en su interior.
“Fue sorprendente ver discos estelares delgados hace 8 mil millones de años, o incluso antes”, declaró Emily Wisnioski, astrónoma de la Universidad Nacional Australiana.
El hallazgo desafía algunas suposiciones anteriores, que sostenían que la formación de discos delgados ocurría más tarde. En este caso, la sensibilidad del JWST permitió distinguir ambas estructuras por separado, incluso en galaxias remotas cuya luz partió cuando el universo tenía menos de la mitad de su edad actual.
La Vía Láctea tiene un disco grueso de aproximadamente 3000 años luz de altura, mientras que su disco delgado mide unos 1000 años luz. Esa relación también fue observada en las galaxias de la muestra, aunque su resolución solo fue posible gracias a las capacidades del telescopio Webb.
“Esta medición única del grosor de los discos con un alto corrimiento al rojo, o en momentos del universo primitivo, constituye un hito para el estudio teórico que solo fue posible con el JWST”, explicó Takafumi Tsukui, investigador principal del estudio y miembro de la misma universidad australiana.
“Normalmente, las estrellas de disco más viejas y gruesas son tenues, mientras que las estrellas de disco jóvenes y delgadas eclipsan a toda la galaxia. Pero con la resolución del JWST y su capacidad única de ver a través del polvo y resaltar estrellas viejas y débiles, podemos identificar la estructura de dos discos de las galaxias y medir su espesor por separado”, agregó el experto.
Discos gruesos primero, delgados después
Al separar las galaxias observadas según sus características, el equipo detectó dos tipos principales: galaxias con un solo disco, y galaxias con estructura doble. Luego identificaron una relación entre la masa de cada galaxia y el momento en que se formaba su segundo disco.
Las más masivas completaban esta transición hace unos 8000 millones de años. Las de menor masa lo hacían más tarde, en torno a los 4000 millones de años atrás.
Esta diferencia temporal fue atribuida al modo en que las galaxias convierten el gas disponible en nuevas estrellas. Las más grandes lo hacen con mayor eficiencia, agotando antes sus reservas y alcanzando más rápido un estado de equilibrio en el que puede formarse el segundo disco. Las menos masivas mantienen la turbulencia interna durante más tiempo, lo que demora ese mismo proceso.
Para reforzar esta hipótesis, los científicos incorporaron datos adicionales del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y otros estudios terrestres. Mediante el análisis del gas en movimiento dentro de las galaxias, concluyeron que las observaciones encajaban con el escenario del disco de gas turbulento, una de las principales propuestas para explicar el origen de los discos estelares duales.
En esta teoría, los discos gruesos aparecen cuando el gas del universo temprano es altamente turbulento y produce estrellas a gran velocidad. Esa actividad genera una estructura vertical más ancha y desordenada.
Con el tiempo, la propia formación estelar reduce la turbulencia. El gas se estabiliza, pierde densidad y se vuelve más delgado. En ese entorno, las nuevas estrellas comienzan a organizarse en una capa más plana: el disco delgado. Ese momento marca una transición en la historia de cada galaxia. Pero, como explicó el equipo, esa transición no ocurre al mismo tiempo para todos los sistemas. Las galaxias masivas llegan primero. Las menos masivas, después.
La investigación muestra que el disco grueso continúa creciendo a lo largo del tiempo, pero lo hace a un ritmo más lento que el delgado. No se trata de una estructura que desaparece, sino de una que cambia su protagonismo.
En el caso de la Vía Láctea, se estima que el disco delgado comenzó a desarrollarse en el mismo período detectado en las observaciones.
Ese paralelismo convierte a estas galaxias lejanas en espejos históricos, útiles para reconstruir los eventos que dieron forma a nuestro entorno galáctico.
Mirar lejos para comprender lo cercano
La arqueología cósmica emplea galaxias distantes como si fueran cápsulas del tiempo. Al observarlas, los astrónomos acceden a una versión antigua del universo. Cada una de ellas permite leer una etapa distinta de la evolución estelar.
En este caso, el JWST funcionó como herramienta clave para detectar estructuras invisibles con otros instrumentos. “Esta es la primera vez que fue posible resolver discos estelares delgados con un corrimiento al rojo más alto. Lo realmente novedoso es descubrir cuándo comienzan a emerger estos discos”, sostuvo Emily Wisnioski.
Esa línea temporal, marcada por el surgimiento del segundo disco, actúa como un registro fósil que ayuda a entender cuándo y cómo se organizó la materia en el cosmos.
En la Vía Láctea, los astrónomos ya sabían que las estrellas delgado y grueso mostraban diferencias de edad, composición y movimiento. El nuevo estudio permite situar esa diferencia en un marco más amplio y confirmar que el mismo patrón aparece en otras galaxias.
El equipo también dejó claro que su análisis no es definitivo. Aunque la muestra es significativa y abarca distintas etapas del universo, el próximo paso será sumar más observaciones y ampliar el rango de datos disponibles.
“Queremos añadir el tipo de información que se suele obtener sobre las galaxias cercanas, como el movimiento estelar, la edad y la metalicidad. De esta manera, podemos conectar los conocimientos de las galaxias cercanas y lejanas, y refinar nuestra comprensión de la formación de los discos”, señaló Takafumi Tsukui.
La capacidad del JWST para detectar estrellas débiles y mirar más allá del polvo interestelar hizo posible esta medición sin precedentes. Gracias a su resolución, fue posible separar discos gruesos y delgados en galaxias que vivieron hace miles de millones de años. Esa mirada hacia el pasado permite conectar puntos clave de la evolución cósmica, sin necesidad de inferencias indirectas.
A medida que se sumen nuevos datos y se incorpore información más detallada sobre la dinámica interna de cada galaxia, los modelos teóricos podrán ajustarse con mayor precisión. El objetivo es trazar un mapa evolutivo que permita explicar con mayor claridad cómo surgieron las estructuras actuales.
Lejos de proponer una única forma de evolución, los datos muestran diversidad en los tiempos, las trayectorias y las tasas de cambio. Aun así, ciertas regularidades se repiten: la aparición de un disco grueso inicial, seguido por uno delgado, con una transición que varía según la masa y la actividad de formación estelar.
La coincidencia de estas observaciones con lo que se conoce sobre la Vía Láctea sugiere que los procesos que moldearon nuestra galaxia no fueron únicos, sino parte de una historia compartida.
El JWST se consolida así como una herramienta fundamental para conectar los extremos del universo. Lo que ve en las profundidades del espacio sirve para entender lo que ocurrió más cerca. Y esa mirada, paciente y precisa, permite reescribir con evidencia directa las primeras páginas de nuestra historia galáctica.
Infobae
