"Casi hemos pasado de tener demasiadas galaxias primitivas a tener demasiadas teorías para explicarlas", declaró Somerville ante la sala.
Quizá las primeras galaxias convirtieron el gas en estrellas de forma más eficiente de lo que se pensaba. O bien experimentaron ráfagas periódicas de formación estelar impulsadas por condiciones turbulentas. O tal vez las primeras regiones de formación estelar crearon preferentemente estrellas masivas y extremadamente brillantes. Muchos astrofísicos creen que una combinación de estos factores, y quizás otros, contribuyó al desarrollo de las galaxias.
Para poner a prueba estas nuevas ideas, los investigadores están explorando el universo primitivo mediante simulaciones. "De hecho, se han producido avances realmente notables desde el lanzamiento del Webb, sobre todo en el último año más o menos, en lo que respecta a las simulaciones numéricas", explicó Somerville a los asistentes, añadiendo que estas nuevas simulaciones "quizá sean más adecuadas y proporcionen más información para interpretar las observaciones del universo de alto desplazamiento al rojo".
A medida que estos modelos mejoran, el telescopio James Webb está documentando cada vez más galaxias. Al comparar lo que observa en el universo primitivo con simulaciones que intentan explicar el porqué, los investigadores se están acercando poco a poco a desvelar la verdadera naturaleza del amanecer cósmico.
"Podemos intentar hacer coincidir el mejor análogo de la galaxia observada con la simulada", afirmó Hakim Atek, astrofísico del Instituto de Astrofísica de París de la Universidad de la Sorbona. "Una vez que se tiene esta mejor correspondencia, se puede examinar la historia de la formación estelar, ya que en las simulaciones se tiene acceso a toda la historia de la galaxia".
Recientemente ha surgido una pista intrigante gracias al instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del JWST, un dispositivo sobreenfriado capaz de descomponer la luz de objetos lejanos. El MIRI ha revelado que las galaxias primitivas no presentan las mismas características que los científicos suponían.
"La principal sorpresa es la diversidad de las propiedades de las galaxias que observamos en épocas tempranas", añadió Atek. "Uno esperaría que tuvieran el mismo aspecto".
Esta diversidad podría ser un indicio de que la formación estelar se produjo en ráfagas, a medida que las galaxias pasaban por ciclos de fusión de estrellas que explotaban y expulsaban nubes de gas, deteniendo la creación de estrellas, para que luego el gas se volviera a acumular y desencadenara una nueva ola de nacimiento estelar.
"Parece que algunas de ellas han eliminado todo el medio interestelar presente allí, tanto el gas como el polvo. Es como si solo estuvieras viendo estrellas desnudas", explicó Atek. "Otra galaxia es todo lo contrario. Tiene mucho gas".
Otra pista proviene de un grupo de galaxias con un exceso de nitrógeno. La presencia de este elemento sugiere que pudo haber muchas estrellas especialmente masivas en el universo primitivo. En las simulaciones, estas estrellas masivas generan un exceso de nitrógeno antes de explotar en supernovas y dispersar el elemento por sus galaxias anfitrionas.
Algún día, los investigadores podrían desentrañar el panorama completo de la formación galáctica. Hasta entonces, seguirán analizando minuciosamente las pistas que ofrecen las nuevas observaciones y simulaciones.
El enigma de la existencia
Una vez que se encendieron las luces astrales, el universo se transformó. La radiación de las primeras galaxias y los agujeros negros ionizó un mar de gas de hidrógeno neutro, esculpiendo inmensas burbujas en medio de la neblina cósmica. Los investigadores denominan a este periodo "reionización", ya que fue la segunda vez que el universo se ionizó. Marca el final de la edad oscura cósmica, cuando el abismo brumoso carecía de estrellas.
Las primeras estrellas, que se cree que eran cientos o miles de veces más masivas que el Sol, consumieron vorazmente su combustible de hidrógeno y helio y estallaron en potentes supernovas, sembrando el universo con nuevos elementos como el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo y el hierro: la materia de la que están hechos los planetas y la vida.
