Galaxias rojas: el telescopio James Webb abre una nueva ventana al nacimiento del universo
Las misteriosas galaxias rojas, invisibles hasta ahora, nos cuentan ahora que el universo primitivo fue más complejo y rápido de lo que imaginábamos. Gracias al telescopio James Webb, los astrónomos observan cómo nacieron las primeras galaxias tras el big bang.
Por Enrique Coperías
Imagen del Campo Ultra Profundo del Hubble obtenida con las cámaras MIRI y NIRCam del telescopio James Webb. La combinación de datos en distintas longitudes de onda crea esta vista multicolor, donde los tonos verdes, naranjas y rojos corresponden a MIRI y permiten identificar las galaxias y estrellas más rojas y distantes del campo. Cortesía: Credits: ESA/Webb, NASA & CSA, G. Östlin, P. G. Perez-Gonzalez, J. Melinder, the JADES Collaboration, the MIDIS collaboration, M. Zamani (ESA/Webb)
Cuando el telescopio espacial James Webb fue lanzado en diciembre de 2021, la astronomía esperaba de él nada menos que una revolución. Diseñado para observar en el infrarrojo, su promesa era retroceder en el tiempo hasta los primeros cientos de millones de años tras el big bang, cuando las primeras galaxias comenzaban a encenderse.
Tres años después, esa promesa empieza a cumplirse. Un nuevo estudio, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics y acompañado de espectaculares imágenes, ha permitido observar las galaxias más distantes conocidas en una longitud de onda hasta ahora inexplorada: el infrarrojo medio.
Los resultados forman parte del proyecto MIDIS (MIRI Deep Imaging Survey), que ha observado durante más de 41 horas continuas el campo ultraprofundo del Hubble (HUDF), una de las regiones del cielo más estudiadas de la historia. Gracias al instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) del James Webb, los astrónomos han logrado un retrato sin precedentes de unas 2.500 galaxias, algunas de ellas situadas a más de 13.000 millones de años luz. Entre ellas destacan más de un centenar de objetos extraordinariamente rojos, cuya naturaleza nos habla de la complejidad del universo primitivo.
La «supervisión» del James Webb
El Hubble ya había revelado que en un rincón aparentemente vacío del firmamento se escondían miles de galaxias lejanas. Sin embargo, su capacidad quedaba limitada a observar el cosmos en el rango óptico y ultravioleta cercano. El James Webb, en cambio, fue concebido para mirar en longitudes de onda mayores, invisibles al ojo humano. Esta ventaja le permite captar la luz enrojecida (redshift) de las galaxias más antiguas, estirada por la expansión cósmica.
«El Jameas Webb nos da acceso a algo inédito: la luz visible de las primeras estrellas, transformada por el viaje cósmico en radiación infrarroja. Con el MIRI, además, podemos ver más allá de lo que mostraban otros instrumentos, penetrando en el corazón polvoriento de las galaxias», explican los investigadores del proyecto.
Göran Östlin, profesor de Astronomía en la Universidad de Estocolmo y uno de los líderes del estudio, lo resume con claridad de esta manera en un comunicado de la Universidad de Estocolmo, en Suecia:
«En las imágenes podemos ver las galaxias más distantes que conocemos. Lo que hace único nuestro trabajo es que hemos observado en el infrarrojo medio y con un tiempo de exposición extremadamente largo, cercano a las cien horas. Esto nos permite estudiar galaxias que emitieron su luz hace más de 13.000 millones de años, cuando el universo apenas comenzaba a organizarse tras el big bang».
La relevancia de las galaxias rojas
El hallazgo más llamativo del catálogo son las galaxias rojas. Estas presentan colores extremos cuando se comparan las observaciones de la cámara NIRCam (infrarrojo cercano) con las de MIRI (infrarrojo medio). Dicho en palabras sencillas, brillan mucho más en las longitudes de onda largas, lo que puede interpretarse de dos maneras:
✅ Si son galaxias envejecidas, indican que algunas estructuras crecieron y agotaron su combustible en apenas cientos de millones de años.
✅ Si son galaxias polvorientas, sugieren que los elementos pesados y el polvo se formaron a gran velocidad en los inicios cósmicos.
Ambos escenarios son fascinantes. Si se trata de polvo cósmico, significa que la producción de elementos pesados —los ladrillos del cosmos que se forman en el interior de las estrellas y se liberan al morir— ocurrió mucho antes y más rápido de lo que se pensaba. Si, en cambio, son galaxias envejecidas, estaríamos viendo sistemas que lograron formar sus estrellas y agotarlas en apenas unos cientos de millones de años tras el big bang, un ritmo vertiginoso que desafía los modelos de evolución galáctica.
Göran Östlin (izquierda) y Jens Melinder, investigadores del Departamento de Astronomía en la Universidad de Estocolmo y autores principales del estudio llevado acabo de las galaxias rojas con ayuda del James Webb. Cortesía: Universidad de Estocolomo.
Polvo cósmico, elementos pesados y agujeros negros primordiales
El valor del MIRI no se limita a encontrar objetos exóticos. Como señala Jens Melinder, investigador de la Universidad de Estocolmo, «con este instrumento podemos estimar el número de estrellas que se formaron incluso antes, cerca del big bang. Esto nos da la oportunidad de estudiar cómo evolucionaron las primeras galaxias en los primeros días del universo».
Gracias a esta visión en el infrarrojo medio, los astrónomos pueden ahora reconstruir la historia estelar de las primeras galaxias. Antes, solo se podía medir la luz de las estrellas recién nacidas, brillantes en el espectro ultravioleta. Ahora también se pueden detectar las estrellas más viejas, esas que ya estaban presentes en épocas muy tempranas.
Además, el instrumento es capaz de atravesar los velos de polvo cósmico que oscurecen muchos de estos sistemas.
«El MIRI nos permite ver a través del polvo y observar lo que hay detrás. Analizando este tipo de galaxias podemos entender con qué rapidez se formaron los elementos pesados en el universo primitivo y cómo evolucionaron los agujeros negros supermasivos, rodeados de un anillo de polvo caliente», explica Melinder.
Este detalle resulta crucial para los investigadores, ya que muchas de las galaxias observadas no solo albergan estrellas, sino también agujeros negros masivos en pleno crecimiento, cuyas emisiones calientan el polvo circundante y lo hacen brillar intensamente en el infrarrojo. Verlos tan pronto en la historia cósmica abre nuevas preguntas sobre cómo pudieron crecer tan rápido.
Casos clave: confirmación de galaxias en el amanecer cósmico
El trabajo del proyecto MIDIS también ha servido para confirmar la naturaleza de algunas de las galaxias más distantes jamás vistas. Una de ellas es JADES-GS-z11-0, detectada inicialmente por otro programa del James Webb y cuya luz partió cuando el universo tenía apenas 400 millones de años.
Gracias a MIRI, los astrónomos confirmaron que la galaxia emite luz en 5,6 micras, una franja del infrarrojo medio. Esto les permite estudiar no solo las estrellas jóvenes que brillan en el ultravioleta, sino también las más antiguas, y reconstruir así con mayor detalle su población estelar.
En otros casos, la información del MIRI ha cambiado radicalmente la interpretación. Una galaxia que se pensaba relativamente cercana, formada unos 2.000 millones de años después del bg bang, resultó estar en realidad muchísimo más lejos: su luz partió cuando el universo apenas tenía 400 millones de años de edad. El brillo en el infrarrojo medio reveló la presencia de intensas líneas de emisión que habían enmascarado su verdadera distancia.
Ciencia abierta: datos disponibles para toda la comunidad
Más allá de los resultados inmediatos, el equipo responsable del proyecto ha decidido poner a disposición de la comunidad científica todo el material obtenido: imágenes, catálogos y medidas.
«Hemos contribuido con datos completamente nuevos que serán usados en el futuro por investigadores de todo el mundo para estudiar la evolución de galaxias y la formación de las primeras galaxias. El campo ultraprofundo del Hubble es una de las regiones del cielo más observadas, y hay un enorme valor en que nuestros datos estén disponibles. Esperamos que se utilicen mucho», afirma Melinder.
Esta política de ciencia abierta asegura que los resultados del MIDIS no se limiten a un único estudio, sino que se conviertan en la base de decenas de trabajos futuros que explorarán cuestiones tan diversas como la reionización cósmica, la formación de polvo interestelar y el crecimiento de los agujeros negros primordiales.
Vista del campo ultraprofundo del Hubble, que reúne casi 10.000 galaxias de diferentes edades, tamaños, formas y colores. La imagen es el resultado de 800 exposiciones realizadas en 400 órbitas del Hubble alrededor de la Tierra, con un tiempo total de integración de 11,3 días entre septiembre de 2003 y enero de 2004. Cortesía: NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team
Un universo más complejo de lo esperado
Los hallazgos del proyecto MIDIS refuerzan una idea que empieza a calar en la comunidad astronómica: el universo primitivo era más dinámico, diverso y complejo de lo que se creía. No se trataba de un escenario simple en el que las galaxias crecían lentamente a partir de pequeños grupos de estrellas.
En palabras de los autores del trabajo, más bien parece un cosmos donde ya coexistían galaxias jóvenes y azules, en plena formación estelar, con galaxias rojas y polvorientas, algunas incluso envejecidas, y donde los agujeros negros supermasivos ya estaban presentes.
Estos resultados desafían los modelos de formación galáctica, que predecían un crecimiento más gradual. Y obligan a replantear cómo y cuándo se formaron los primeros elementos pesados, esas partículas de polvo cósmico que hoy son esenciales para la formación de planetas y, en última instancia, de la vida.
La promesa cumplida del James Webb
El telescopio James Webb fue concebido como una herramienta capaz de observar la primera luz del universo. MIDIS demuestra que esa ambición empieza a materializarse. Gracias al poder del MIRI, ahora sabemos que las primeras galaxias eran más variadas y ricas en estructuras de lo que imaginábamos, y que el polvo cósmico y los agujeros negros jugaron un papel protagonista desde los albores cósmicos.
En palabras de Östlin, «lo que estamos viendo es cómo el universo comenzó a organizarse. Estas observaciones nos permiten acercarnos un poco más al big bang y comprender no solo cuándo nacieron las primeras galaxias, sino también cómo evolucionaron en sus primeros pasos».
El viaje hacia el origen continúa, pero con cada nueva imagen del James Webb, ese pasado remoto se convierte en presente. Y las galaxias rojas, silenciosas testigos de un cosmos en gestación, nos recuerdan que el universo empezó a ser complejo mucho antes de lo que creíamos. ▪️
Galaxias rojas: Preguntas & Respuestas
🔭 ¿Qué son las galaxias rojas?
Son galaxias que brillan intensamente en el infrarrojo medio, ya sea por tener estrellas viejas o por estar cubiertas de polvo cósmico.
🔭 ¿Por qué el James Webb es clave en su descubrimiento?
Porque su instrumento MIRI capta luz en longitudes de onda que revelan estrellas antiguas y polvo invisible para otros telescopios.
🔭 ¿Qué implican para el estudio del universo?
Muestran que el universo primitivo era más diverso y rápido en formar estrellas, polvo y agujeros negros de lo que pensaban los modelos.
🔭 ¿Qué importancia tiene MIDIS?
Es la observación más profunda realizada en 5,6 μm y ha liberado datos abiertos que impulsarán futuros estudios sobre la formación del cosmos.
Información facilitada por la Universidad de Estocolmo
Fuente: Göran Östlin et al. MIRI Deep Imaging Survey (MIDIS) of the Hubble Ultra Deep Field. Astronomy and Astrophysics (2025). DOI:
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202451723
