Telescopios de la NASA descubren un antiguo cúmulo en el universo temprano

Astrónomos de la Universidad de Manchester han realizado un descubrimiento asombroso en el ámbito cósmico, al identificar un nuevo objeto que supera en tamaño a cualquier otro visto hasta ahora en el universo distante. Este hallazgo marca un momento crucial en la formación de un cúmulo de galaxias, una de las estructuras más grandes del cosmos, que comenzó a formarse aproximadamente un mil millones de años después del Big Bang, lo que representa uno o dos mil millones de años antes de lo que se había considerado posible. Los resultados, obtenidos gracias al uso del Observatorio de rayos X Chandra y el Telescopio Espacial James Webb, se detallan en un artículo publicado hoy en la revista Nature.

Este descubrimiento obligará a los astrónomos a replantear las teorías sobre cuándo y cómo se formaron las estructuras más grandes del universo. “Este puede ser el protocluster confirmado más distante jamás observado”, afirmó Akos Bogdan, del Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), quien lideró el estudio. “JADES-ID1 nos está dando nuevas evidencias de que el universo tenía prisa por desarrollarse”.

Nueva Era en la Observación Astronómica

El objeto ha sido denominado JADES-ID1 debido a su localización en la "Encuesta Profunda Extragaláctica Avanzada JWST", o JADES. Con una masa aproximadamente 20 billones de veces la del Sol, los astrónomos clasifican a JADES-ID1 como un “protocluster” porque actualmente está atravesando una fase temprana y violenta de formación, y eventualmente se convertirá en un cúmulo galáctico.

JADES-ID1 fue descubierto por primera vez en un estudio anterior liderado por Qiong Li, también de la Universidad de Manchester, utilizando datos profundos del JWST. Este hallazgo fue publicado el año pasado en las Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Lo sorprendente es que JADES-ID1 se encuentra a una distancia mucho mayor –y por ende, corresponde a una época más temprana del universo– de lo que los astrónomos esperaban para sistemas tan masivos, planteando así un nuevo misterio sobre cómo algo tan grande pudo formarse tan rápidamente.

La Importancia de los Cúmulos Galácticos

Los cúmulos galácticos contienen cientos o incluso miles de galaxias sumergidas en vastas cantidades de gas supercalentado y grandes cantidades de materia oscura no visible. Los astrónomos utilizan estos cúmulos para medir la expansión del universo y estudiar los roles de la energía oscura y la materia oscura, entre otros importantes estudios cósmicos.

"Es muy importante observar cuándo y cómo crecen los cúmulos galácticos", comentó Gerrit Schellenberger, coautor del estudio también perteneciente al CfA. “Es como ver una línea de ensamblaje fabricar un coche, en lugar de intentar entender cómo funciona solo mirando el producto terminado”.

Los datos obtenidos por Chandra y Webb revelan que JADES-ID1 contiene las características necesarias para confirmar su estatus como protocluster: un gran número de galaxias mantenidas juntas por gravedad. Webb ha detectado al menos 66 miembros potenciales que también están inmersos en una enorme nube de gas caliente identificada por Chandra. A medida que se forma un cúmulo galáctico, el gas cae hacia adentro y es calentado por ondas de choque, alcanzando temperaturas millonarias y brillando en rayos X.

Nuevas Perspectivas sobre la Evolución Cósmica

Lo que hace excepcional a JADES-ID1 es el momento extraordinariamente temprano en que aparece en la historia cósmica. La mayoría de los modelos del universo predicen que no habría suficiente tiempo ni densidad suficiente para formar un protocluster tan grande solo mil millones de años después del Big Bang. El anterior récord para un protocluster con emisión X se observó mucho más tarde, alrededor de tres mil millones de años tras el Big Bang.

“Pensábamos encontrar un protocluster así dos o tres mil millones de años después del Big Bang –no solo uno mil millones”, expresó Qiong Li.

“Antes, los astrónomos habían encontrado galaxias sorprendentemente grandes y agujeros negros poco después del Big Bang; ahora estamos descubriendo que los cúmulos galácticos también pueden crecer rápidamente.”

Un Futuro Prometedor para JADES-ID1

This is yet another sign that structure in the universe is forming much quicker than astronomers had anticipated.

A medida que pasen miles de millones de años, JADES-ID1 debería evolucionar desde su estado actual como protocluster hasta convertirse en un cúmulo galáctico masivo similar a aquellos observados cerca de la Tierra.

Para localizar JADES-ID1, los astrónomos combinaron observaciones profundas tanto del Chandra como del Webb. El campo JADES coincide intencionadamente con el Campo Profundo Sur Chandra, donde se realizó la observación X más profunda jamás llevada a cabo. Este campo es uno de los pocos lugares del cielo donde podría hacerse un descubrimiento como este.

Anteriores investigaciones dirigidas por Li y el profesor Conselice encontraron cinco candidatos adicionales a proto-clústeres dentro del campo JADES; sin embargo, solo JADES-ID1 presenta galaxias incrustadas en gas caliente. Por lo tanto, solo este objeto tiene suficiente masa para esperar una señal X proveniente del gas caliente.

Puntos Clave sobre el Proyecto NASA

Nasa’s Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama manages the Chandra program.

The Smithsonian Astrophysical Observatory’s Chandra X-ray Center controls science operations from Cambridge and flight operations from Burlington.

The JWST work was sponsored by the European Research Council in an Advanced Grant (EPOCHS) to The University of Manchester.

This research was published in the journal Nature with the title:

An X-ray-emitting protocluster at z ? 5.7 reveals rapid structure growth - DOI: 10.1038/s41586-025-09973-1

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