Primera detección directa del gas que alimentaba a las primeras galaxias del universo
Astrónomos detectan por primera vez gas neutro en galaxias formadas apenas 700 millones de años después del big bang. El hallazgo, realizado con el observatorio ALMA y apoyado por el telescopio James Webb, saca a la luz cómo se formaron las primeras estrellas y crecieron las galaxias primitivas.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración artística de una galaxia del universo temprano rodeada por extensas reservas de gas neutro, el combustible a partir del cual nacieron las primeras generaciones de estrellas apenas unos cientos de millones de años después del big bang. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón Producciones
Nadie pone en duda que uno de los grandes logros de la astronomía moderna es que ha conseguido observar galaxias cada vez más lejanas y antiguas. Gracias al telescopio espacial James Webb (JWST), hoy podemos contemplar sistemas galácticos que existían cuando el universo apenas había vivido un 5% de su edad actual, que ronda los 13.800 millones de años. Sin embargo, ver esas galaxias no significa comprender cómo funcionaban.
La gran incógnita sigue siendo el combustible que alimentaba la formación estelar en aquellos tiempos remotos. Las estrellas nacen a partir de enormes reservas de gas frío y neutro, pero ese material resulta extraordinariamente difícil de detectar a distancias tan enormes.
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha logrado dar un paso decisivo al observar directamente ese gas en cuatro galaxias situadas entre 13.000 y 13.200 millones de años luz de distancia, una época en la que el cosmos tenía menos de mil millones de años. El estudio ha sido publicado en The Astrophysical Journal.
Por qué es tan importante detectar gas neutro
La investigación se basa en observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), el gran observatorio milimétrico instalado en el desierto chileno de Atacama y que es considerado actualmente una de las herramientas más poderosas para estudiar el universo primitivo.
A diferencia de los telescopios ópticos, que observan la luz visible emitida por las estrellas, el ALMA es capaz de detectar emisiones procedentes del gas y el polvo interestelar, los ingredientes fundamentales para fabricar nuevas generaciones de estrellas.
Hasta ahora, los astrónomos habían observado principalmente una línea espectral asociada al carbono ionizado, conocida como [C II]. Esa señal se ha convertido en una de las herramientas más utilizadas para localizar galaxias primitivas y estudiar su contenido gaseoso. Sin embargo, existía un problema: los científicos no sabían con precisión de qué regiones procedía esa emisión. El carbono ionizado puede encontrarse tanto en zonas de gas neutro como en regiones ionizadas por estrellas jóvenes, por lo que interpretar de forma correcta las observaciones era complicado.
Para resolver el enigma, los investigadores decidieron buscar dos señales mucho más difíciles de detectar: una procedente de oxígeno neutro y otra asociada a nitrógeno ionizado. Estas líneas actúan como auténticas huellas dactilares del medio interestelar y permiten distinguir qué parte del gas está realmente implicada en la formación de estrellas.
¿Qué es la época de reionización?
El resultado fue sorprendente. El ALMA detectó claramente la emisión de oxígeno en las cuatro galaxias analizadas, convirtiéndose así en la primera observación sistemática de este tipo en galaxias normales de la llamada época de reionización, el periodo en el que las primeras generaciones de estrellas y galaxias transformaron el universo oscuro y opaco en el cosmos transparente que conocemos hoy.
Por el contrario, la señal de nitrógeno resultó prácticamente invisible.
🗣️ «Nuestros resultados representan la detección directa de gas neutro más lejana realizada hasta la fecha en galaxias típicas en formación estelar. Este análisis abre además la posibilidad de aprovechar la enorme cantidad de observaciones previas de la línea [C II] como una poderosa herramienta para estudiar el gas neutro en el universo primitivo», explica Yoshinobu Fudamoto, investigador de la Universidad de Chiba y autor principal del trabajo.
La galaxia A1689-zD1, observada cuando el universo tenía apenas 700 millones de años, muestra la señal de oxígeno neutro detectada por ALMA (contornos blancos). Esta emisión ha permitido rastrear directamente el gas que alimentaba la formación de estrellas en algunas de las galaxias más antiguas conocidas. Cortesía: Yoshinobu Fudamoto / Universidad de Chiba (Japón).
El gran problema: ver las estrellas era fácil, ver su combustible no
Puede parecer un detalle técnico, pero tiene profundas implicaciones físicas. La ausencia de nitrógeno indica que la mayor parte de la famosa emisión de carbono no procede de regiones ionizadas, sino de grandes reservas de gas neutro. Los cálculos muestran que entre el 74 % y el 96 % de la radiación de carbono observada en estas galaxias nace precisamente en ese material frío y neutro que constituye la materia prima de las futuras estrellas.
En otras palabras, los astrónomos han confirmado que las observaciones de carbono realizadas durante los últimos años estaban rastreando de forma bastante fiel el combustible real de la formación estelar en el universo temprano.
🗣️ «Es como descubrir que una luz que observábamos desde hace años no provenía de la ciudad en sí, sino de los depósitos de combustible que la alimentaban». La analogía ayuda a entender la importancia del hallazgo: por primera vez es posible identificar directamente los reservorios de gas donde se estaban gestando las primeras generaciones de estrellas.
Cómo lograron detectar el gas de las primeras galaxias
Pero el trabajo va mucho más allá de una simple detección. Combinando las observaciones de carbono, oxígeno y la radiación infrarroja emitida por el polvo cósmico, los investigadores reconstruyeron las condiciones físicas existentes en esas galaxias primitivas.
Los resultados revelan un entorno muy distinto al de las galaxias actuales. Las nubes de gas presentaban densidades extraordinariamente elevadas, comparables a las observadas en algunas de las galaxias con formación estelar más intensa conocidas en el universo moderno. En ciertos casos, las densidades eran cientos o incluso miles de veces superiores a las típicas de la Vía Láctea.
Sin embargo, apareció una paradoja inesperada. Aunque el gas era extremadamente denso, la intensidad de la radiación ultravioleta que lo bañaba resultó relativamente moderada. Las galaxias primitivas estudiadas parecen combinar dos características que rara vez se observan juntas: enormes concentraciones de material para formar estrellas y campos de radiación más suaves que los presentes en las grandes galaxias en estallido de formación estelar del universo posterior.
🗣️ «Nuestro trabajo consolida la línea de emisión [O I] como una herramienta eficaz para estudiar un componente gaseoso del universo temprano que hasta ahora resultaba muy difícil de observar, abriendo una nueva ventana para investigar el combustible que alimenta la formación de estrellas», señala Akio K. Inoue, coautor del estudio e investigador de la Universidad de Waseda.
Antes de que existieran galaxias como la Vía Láctea, enormes nubes de gas alimentaban el crecimiento de los primeros sistemas estelares del cosmos. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón-Producciones
¿Qué descubrieron dentro de estas galaxias primitivas?
Este resultado sugiere que las primeras galaxias crecían siguiendo mecanismos algo diferentes a los que dominan en épocas más recientes. En lugar de depender exclusivamente de violentas explosiones de nacimiento estelar, podrían haber acumulado grandes reservas de gas compacto que alimentaban la producción de estrellas de una forma más sostenida.
Otra de las aportaciones más interesantes del estudio es la estimación directa de la cantidad total de gas disponible en estas galaxias. Utilizando la señal del oxígeno y las abundancias químicas medidas previamente por el telescopio James Webb, los investigadores calcularon que entre el 30 % y el 80 % de la masa total de estos sistemas estaba formada por gas.
La cifra resulta enorme si se compara con muchas galaxias actuales. La Vía Láctea, por ejemplo, contiene una proporción mucho menor de gas en relación con sus estrellas. Esto encaja con la idea de que las galaxias del universo temprano se encontraban en plena fase de crecimiento, acumulando materia y transformándola rápidamente en nuevas estrellas.
Qué nos dice este descubrimiento sobre el origen de la Vía Láctea
Los datos también respaldan una imagen cada vez más sólida del cosmos primitivo. Lejos de ser objetos caóticos y desorganizados, muchas de las primeras galaxias parecen haber desarrollado ya estructuras complejas apenas unos cientos de millones de años después del big bang. Disponían de grandes depósitos de gas, polvo interestelar, elementos químicos relativamente enriquecidos e incluso procesos de formación estelar sorprendentemente eficientes.
Los autores subrayan que este trabajo constituye únicamente una primera exploración. La muestra estudiada incluye tan solo cuatro galaxias, pero demuestra que las observaciones de oxígeno neutro son técnicamente posibles incluso en los confines observables del universo. Eso abre la puerta a futuros programas de observación mucho más ambiciosos.
En los próximos años, el ALMA y el James Webb trabajarán de forma complementaria para construir una imagen cada vez más detallada de cómo surgieron las primeras galaxias. Mientras el Webb revela las estrellas y la composición química de estos sistemas remotos, el ALMA permite estudiar el combustible que las alimenta.
La combinación de ambos observatorios está transformando nuestra comprensión de los primeros mil millones de años de historia cósmica. Y ahora, gracias a esta primera detección directa del gas neutro en galaxias primitivas, los astrónomos cuentan con una nueva ventana para observar uno de los procesos más importantes de toda la evolución del cosmos: el momento en que las primeras galaxias comenzaron a encender sus estrellas y a construir las estructuras que, miles de millones de años después, darían lugar a sistemas como la Vía Láctea y, en última instancia, a nosotros mismos.
Qué ocurrirá ahora
Los investigadores ya preparan nuevas campañas para ampliar la muestra de galaxias estudiadas.
🗣️ «Nuestro objetivo es ampliar estas observaciones a una muestra mucho mayor de galaxias y, combinando los datos de ALMA con los del telescopio espacial James Webb y otras instalaciones astronómicas, construir una imagen completa de cómo se formaron y evolucionaron las galaxias desde el amanecer cósmico hasta la actualidad», afirma Fudamoto.
El científico destaca además la trascendencia de este tipo de investigaciones fundamentales: «Estudios como este intentan responder una de las preguntas más profundas de la humanidad: cómo llegaron a formarse el universo y nuestra propia Vía Láctea tal y como los conocemos hoy».
Si ese objetivo se alcanza, los astrónomos no solo comprenderán mejor cómo nacieron las primeras galaxias, sino también cómo surgió el entorno cósmico que, miles de millones de años después, permitió la aparición de estrellas como el Sol, planetas como la Tierra y observadores capaces de preguntarse por sus propios orígenes.▪️(15-junio-2026)
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Gas Neutro y Universo
🌌 ¿Qué es el gas neutro?
Es gas compuesto por átomos que no están ionizados y constituye el combustible principal para la formación de nuevas estrellas.
🌌 ¿Por qué es difícil detectar gas neutro en galaxias lejanas?
Porque emite señales muy débiles y la mayoría de los telescopios observan estrellas o gas caliente, no el material frío donde nacen las estrellas.
🌌 ¿Qué telescopio realizó el descubrimiento?
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situado en el desierto de Atacama, en Chile.
🌌 ¿Cuándo existían estas galaxias?
Entre 700 y 800 millones de años después del big bang.
🌌 ¿Qué descubrió exactamente el estudio?
La primera detección directa de gas neutro mediante la línea de emisión de oxígeno [O I] 145 micras en galaxias normales del Universo temprano.
🌌 ¿Por qué es importante para entender el universo?
Porque permite estudiar el combustible que dio origen a las primeras generaciones de estrellas y galaxias.
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
Astrónomos han detectado por primera vez gas neutro en cuatro galaxias del universo temprano.
Las galaxias observadas existían entre 700 y 800 millones de años después del big bang.
La detección se realizó con el radiotelescopio ALMA mediante la observación de la línea de emisión de oxígeno neutro [O I] 145 micras.
El estudio demuestra que la mayor parte de la emisión de carbono [C II] procede de regiones de gas neutro.
Los resultados ayudan a explicar cómo se formaron las primeras estrellas y evolucionaron las galaxias primitivas.
La investigación ha sido publicada en The Astrophysical Journal.
Información facilitada por la Universidad de Chiba
Fuente: Yoshinobu Fudamoto et al. ALMA Observations of [O i] 145 μm and [N ii] 205 μm Emission Lines from Star-forming Galaxies at z ∼ 7. The Astrophysical Journal (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae5bad
