Un grupo internacional de astrónomos ha identificado una serie de galaxias tan extrañas que han tenido que bautizarlas como “galaxias ornitorrinco”. El hallazgo, basado en datos del Telescopio Espacial James Webb, está empezando a sacudir algunas ideas asumidas sobre cómo nacen y crecen las galaxias en el universo primitivo.
Estos objetos cósmicos, localizados a miles de millones de años luz, combinan rasgos típicos de las estrellas, galaxias y cuásares sin encajar del todo en ninguna categoría. Su naturaleza híbrida recuerda al ornitorrinco, el animal que parece ensamblado a base de piezas de otros, y que desconcertó durante años a los biólogos. En este caso, el desconcierto ha saltado del laboratorio a los observatorios espaciales.
Un nuevo tipo de galaxia detectado por el James Webb
El descubrimiento se presentó durante la 247.ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana (AAS), un foro científico de referencia en el que se discuten los resultados más recientes en astrofísica. Allí, un equipo del Colegio de Artes y Ciencias de la Universidad de Missouri dio a conocer una población de objetos que, de momento, escapa a las clasificaciones estándar.
Los investigadores analizaron archivos de campos extragalácticos profundos observados por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), entre ellos el programa CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science), diseñado para estudiar el universo temprano con un detalle sin precedentes. Dentro de un conjunto de unas 2.000 fuentes puntuales, emergió un grupo muy reducido que no se comportaba como el resto.
En total, el equipo identificó nueve objetos que habrían existido hace entre 12 y 12,6 mil millones de años, cuando el universo era todavía muy joven. A esa distancia, el James Webb apenas ve puntos de luz, pero la combinación de imagen y espectroscopía permitió ir más allá de la simple apariencia.
El estudio, actualmente disponible en el servidor de prepublicaciones arXiv bajo el título “A new population of narrow-line point sources”, describe de forma preliminar las propiedades de estas fuentes y plantea varios escenarios para explicar su origen. Aunque los datos son sólidos, el propio equipo subraya que se trata de un primer paso y que harán falta más observaciones.
Por qué las llaman galaxias ornitorrinco
El apodo no es un simple capricho. Su aspecto en las imágenes recuerda al de una estrella lejana o un cuásar: son extremadamente compactas, casi puntuales, sin la estructura extendida que solemos asociar a las galaxias. Sin embargo, cuando se estudia la luz que emiten con espectroscopía, el panorama cambia por completo.
En lugar de mostrar la firma típica de un agujero negro supermasivo devorando materia, como en los cuásares, estos objetos exhiben líneas de emisión muy estrechas, más parecidas a las que se ven en galaxias donde el gas está siendo ionizado por episodios intensos de formación estelar. Es decir, su “código de barras” espectral no casa con la interpretación más evidente de su apariencia.
Según explicó el astrónomo Haojing Yang, profesor de la Universidad de Missouri e integrante del equipo, se trata de una población que no se puede encajar de forma cómoda en las categorías conocidas. Por un lado, se observan como fuentes puntuales, algo que a esas distancias suele indicar cuásares. Por otro, carecen de las características espectrales que esperaríamos de un núcleo activo alimentado por un agujero negro masivo.
El paralelismo con el ornitorrinco resulta inevitable: en biología, este animal combina rasgos de mamífero, ave y reptil; en astronomía, estas galaxias mezclan indicios de estrella, galaxia compacta y cuásar sin ser plenamente ninguna de las tres cosas. De ahí la etiqueta de “galaxias ornitorrinco”, que ya se ha colado en las discusiones científicas informales.
Desde la comunidad europea de astrofísica, muy implicada en la explotación científica del James Webb a través de la ESA (Agencia Espacial Europea), se sigue con atención este tipo de resultados. Muchos grupos de investigación en España, Francia, Alemania o Italia trabajan precisamente en modelizar la evolución de las primeras galaxias, por lo que cualquier objeto que rompa los esquemas previos se convierte en una pieza clave para ajustar las teorías.
Apariencia de cuásar, corazón de galaxia en formación
Uno de los aspectos más llamativos del hallazgo es la discrepancia entre la forma en que se ven y lo que revela su espectro. En las imágenes del JWST, estos nueve objetos se muestran como puntos de luz concentrados, sin halos ni brazos espirales visibles, incluso aprovechando la alta resolución del telescopio en el infrarrojo.
Normalmente, esta morfología se asociaría con cuásares muy lejanos, impulsados por agujeros negros supermasivos. Sin embargo, el análisis detallado de las líneas espectrales indica un comportamiento más típico de galaxias con gas iluminado por jóvenes estrellas masivas. No encajan bien con la firma energética de un núcleo activo brillante ni con la de un simple cúmulo estelar.
Uno de los responsables de examinar estos datos, Bangzheng “Tom” Sun, colaborador en el laboratorio de Yang, fue quien recopiló la muestra y realizó el análisis espectral. Su conclusión es prudente: no se puede descartar que se trate de galaxias en plena formación estelar, observadas en una etapa concreta que hasta ahora había pasado desapercibida por falta de sensibilidad instrumental.
El problema está en que su tamaño aparente es extremadamente reducido, incluso teniendo en cuenta la enorme distancia. A escalas cósmicas, se comportan como auténticos “puntos” de luz, algo que cuesta reconciliar con una galaxia que esté formando estrellas de manera intensa y extendida. Esa tensión entre tamaño, brillo y espectro es lo que mantiene a los investigadores con la ceja levantada.
Los científicos insisten en que, con tan solo nueve objetos identificados, sería precipitado redefinir la taxonomía de galaxias. Sin embargo, el simple hecho de que existan ya obliga a abrir nuevas líneas de trabajo teórico y observacional, en las que equipos europeos y españoles podrían jugar un papel relevante aprovechando futuras campañas del James Webb y de otros grandes telescopios.
Implicaciones para los modelos de formación de galaxias
Hasta ahora, el relato más aceptado sobre el crecimiento de estructuras en el universo indica que las galaxias grandes, como la Vía Láctea, se formaron mediante fusiones sucesivas de galaxias más pequeñas. Colisiones, interacciones gravitatorias y episodios violentos de formación estelar habrían ido construyendo, poco a poco, los sistemas actuales.
La existencia de las galaxias ornitorrinco plantea la posibilidad de que algunas galaxias tempranas hayan seguido caminos de evolución más “silenciosos” o poco convencionales. Su configuración compacta y su emisión lineal estrecha podrían apuntar a procesos de crecimiento menos explosivos de lo que se pensaba, o a fases transitorias que los modelos todavía no contemplan bien.
Si estas fuentes resultan ser galaxias en una fase muy específica de formación estelar, podrían representar una etapa intermedia que conecta nubes de gas primordiales con galaxias más desarrolladas. En ese caso, se convertirían en una especie de “eslabón perdido” para entender cómo se ensamblaron las primeras estructuras luminosas tras el Big Bang.
De confirmarse, este nuevo tipo de objeto forzaría a revisar ciertas simulaciones numéricas de cosmología y evolución de galaxias, un ámbito en el que los grupos europeos han sido especialmente activos. España participa en varios consorcios internacionales que utilizan superordenadores para recrear el universo desde sus inicios, por lo que la aparición de datos inesperados como estos obliga a recalibrar parámetros y supuestos.
Además, las galaxias ornitorrinco podrían ayudar a acotar mejor el papel de los agujeros negros supermasivos en las primeras etapas del cosmos. Si finalmente se confirma que estos objetos no están dominados por núcleos activos, tal y como sugieren los espectros, habría que repensar cuándo y cómo empezaron a brillar los primeros cuásares y qué fracción de las galaxias tempranas albergaba ya un agujero negro masivo en crecimiento.
El papel del telescopio James Webb y las próximas observaciones
Todo este trabajo ha sido posible gracias a la capacidad del Telescopio Espacial James Webb para observar el universo en el infrarrojo con una sensibilidad sin precedentes. El Webb está diseñado precisamente para estudiar las primeras galaxias, aquellas que se formaron apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang.
Los programas de observación profunda, como los campos extragalácticos empleados en este estudio, generan enormes cantidades de datos que luego son analizados por equipos en todo el mundo. Buena parte de esta información está disponible en archivos públicos, lo que favorece que grupos de investigación de Europa y España puedan examinarla con sus propias herramientas y enfoques.
En este caso concreto, el equipo de la Universidad de Missouri tiró del archivo para revisar más de 2.000 fuentes puntuales. A partir de esa selección inicial, fueron cribando los objetos hasta quedarse con el puñado de casos que mostraban las propiedades más extrañas. Es un trabajo minucioso, que combina técnicas de análisis de imágenes con espectroscopía y comparación con modelos teóricos.
De cara al futuro, los astrónomos confían en obtener espectros de mayor resolución y nuevas observaciones complementarias, tanto con el propio Webb como con telescopios terrestres de gran diámetro repartidos por Europa, América y otros continentes. Con datos más finos, será posible medir con más precisión la composición química, la tasa de formación estelar y la posible presencia de núcleos activos débiles.
En paralelo, varios grupos teóricos ya están empezando a explorar escenarios que puedan reproducir estas propiedades híbridas, desde galaxias extremadamente compactas con brotes de formación estelar, hasta configuraciones más exóticas en las que la interacción entre gas, estrellas y agujeros negros adopta formas que no se habían considerado hasta ahora.
Todo apunta a que las galaxias ornitorrinco serán un tema recurrente en los próximos congresos y publicaciones especializadas, a medida que se sumen nuevos casos y se afinen las interpretaciones. Para la comunidad científica europea y española, es una oportunidad de aportar observaciones, modelos y análisis a un campo que todavía está en plena fase de descubrimiento.
Este curioso grupo de galaxias, diminutas en apariencia pero enorme en implicaciones, se ha convertido en un recordatorio de que el universo aún guarda sorpresas y de que incluso con herramientas tan potentes como el James Webb siguen apareciendo objetos que rompen el guion; las galaxias ornitorrinco se han ganado un lugar propio en el debate sobre cómo nacieron las primeras estructuras cósmicas y, de paso, han abierto una ventana nueva para replantear lo que creíamos saber sobre la historia temprana del cosmos.