Un cúmulo de galaxias antiguas podría dar un vuelco a lo que sabemos sobre formación estelar en el universo temprano
Cuando el universo apenas había cumplido mil millones de años, algunas de sus regiones ya ardían con una intensidad inesperada. Un descubrimiento reciente desvela que ciertas galaxias antiguas formaban estrellas a un ritmo tan extremo que obliga a replantear cómo y cuándo se encendieron las primeras grandes fábricas cósmicas.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Recreación artística basada en observaciones del telescopio James Webb y radiotelescopios milimétricos que muestra un cúmulo de galaxias masivas y polvorientas cuando el universo tenía poco más de mil millones de años en una región bien estudiada del cielo conocida como GOODS-North. Crédito: IA-DALL-E-©RexMolón Producciones
Cuando el universo tenía poco más de mil millones de año de existencia, algunas regiones del universo ya ardían como una traca descomunal de fuegos artificiales. No es una metáfora gratuita.
Así es, un nuevo estudio científico liderado por la astrónoma Guilaine Lagache, del Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, en Francia, y publicado en la revista Astronomy & Astrophysics describe un vasto cúmulo de galaxias extremadamente masivas, ricas en polvo cósmico y con una actividad frenética de formación estelar cuando el universo tenía solo unos 1.100 millones de años.
El hallazgo, en una región bien estudiada del cielo conocida como GOODS-North, desafía los modelos cosmológicos actuales sobre cómo y cuándo se ensamblaron las primeras grandes galaxias y sugiere que, en ciertos entornos densos privilegiados, la historia del universo avanzó a un ritmo mucho más acelerado de lo que se pensaba.
Qué es el corrimiento al rojo
La estructura estudiada se encuentra a un corrimiento al rojo z≈5,2, lo que equivale a observar el universo tal como era hace más de 12.500 millones de años. Hay que recordar que en astronomía el corrimiento al rojo es una medida de cuánto se ha estirado la luz que nos llega desde un objeto distante debido a la expansión del universo. A medida que el espacio se expande, las ondas de luz viajan por él y aumentan su longitud de onda, desplazándose hacia la parte roja del espectro electromagnético; cuanto mayor es ese desplazamiento, más lejos está el objeto y más atrás en el tiempo lo observamos.
Cuando los astrónomos hablan de un corrimiento al rojo z≈5,2, indican que la luz emitida por esas galaxias ha sido estirada más de seis veces desde que salió de ellas y que las estamos viendo tal como eran cuando el universo tenía poco más de mil millones de años.
En la práctica, este valor sitúa a esas galaxias en una época muy temprana de la historia cósmica, cuando las primeras grandes estructuras del universo aún estaban en pleno proceso de formación.
El descubrimiento: un cúmulo extremo en el universo primitivo
Pues bien, desde hace tiempo los astrónomos sabían que en GOODS-North existía una sobredensidad de galaxias, una especie de protocúmulo en gestación.
Sin embargo, las nuevas observaciones astronómicas realizadas con el telescopio milimétrico NIKA2, en el radiotelescopio de 30 metros del IRAM (Instituto de Radioastronomía Milimétrica), situado en el Pico Veleta, en Sierra Nevada (Granada, España), y confirmadas con el interferómetro NOEMA y con datos del telescopio espacial James Webb, han revelado algo mucho más extremo: al menos ocho galaxias gigantescas, ocultas tras espesas cortinas de polvo, que concentran una cantidad de formación estelar sin precedentes para una época tan temprana.
En palabras de Lagache, «estas galaxias, invisibles incluso en las imágenes más profundas del telescopio Hubble, están formando estrellas a ritmos de cientos o miles de masas solares por año. Para ponerlo en perspectiva: la Vía Láctea produce hoy apenas una o dos masas solares anuales. Aquí hablamos de verdaderas fábricas de estrellas funcionando a pleno rendimiento en un universo que aún estaba saliendo de su infancia.».
El papel trascendental del polvo cósmico
El polvo interestelar, lejos de ser un detalle anecdótico, resulta clave para entender la importancia del descubrimiento. La mayor parte de los censos de galaxias primitivas se ha basado tradicionalmente en la luz ultravioleta, que delata la presencia de estrellas jóvenes y calientes. Pero el polvo absorbe esa radiación y la reemite en el infrarrojo y el milimétrico.
El resultado es que una fracción significativa de la formación estelar temprana ha permanecido oculta a los ojos de los astrónomos. Este nuevo trabajo muestra que, al menos en regiones densas como la de GOODS-N, las galaxias polvorientas no solo existen, sino que dominan el presupuesto de formación estelar en ese rincón del cosmos.
De las ocho galaxias identificadas, cinco tienen confirmación espectroscópica inequívoca y tres más presentan indicios sólidos de pertenecer a la misma estructura. Todas ellas son muy masivas, con una masa estelar típica cercana a los cien mil millones de soles, comparable a la de grandes galaxias actuales.
Además, presentan tasas de extinción por polvo extremas: la luz visible que emiten está atenuada por factores de más de veinte. Aun así, gracias a la sensibilidad de los instrumentos milimétricos y al empuje del James Webb en el infrarrojo cercano, los investigadores han podido reconstruir sus propiedades físicas con un nivel de detalle impensable hace apenas unos años.
Imágenes del telescopio espacial James Webb de varias galaxias masivas y muy lejanas, captadas cuando el universo era joven. Los contornos blancos señalan las regiones donde los radiotelescopios detectan emisiones intensas de polvo y gas, claves para identificar zonas de intensa formación de estrellas. Cortesía: Guilaine Lagache et al.
Una eficiencia estelar que desafía los modelos
Uno de los resultados más desconcertantes es la eficiencia de formación estelar con la que estas galaxias convierten gas en estrellas. En el universo local, solo una pequeña fracción de los bariones —la materia normal— acaba transformándose en estrellas.
En estas galaxias tempranas, esa fracción supera con frecuencia el 20% y en algunos casos se acerca al 50%. Dicho de otro modo: están convirtiendo su combustible en estrellas con una eficacia que los modelos teóricos apenas logran reproducir.
Pero esa exuberancia tiene un precio. Al ritmo actual de formación estelar, las reservas de gas molecular de estas galaxias se agotarían en apenas unos decenas de millones de años, un suspiro en términos cosmológicos. Todo indica que se trata de estallidos de formación estelar breves pero intensos, tras los cuales las galaxias podrían apagarse y convertirse en sistemas masivos y pasivos mucho antes de lo esperado.
Este escenario encaja con observaciones recientes de galaxias quiescentes a altos corrimientos al rojo, cuya existencia también ha sorprendido a la astrofísica moderna.
Filamentos cósmicos y entornos sobredensos
El entorno cósmico parece desempeñar un papel decisivo. La sobredensidad de GOODS-N se extiende a lo largo de casi 30 millones de parsecs y adopta la forma de filamentos cósmicos, las grandes autopistas de materia del entramado del universo.
Seis de las ocho galaxias polvorientas identificadas se alinean con estas estructuras, lo que sugiere que los flujos de gas canalizados por los filamentos alimentan de manera eficiente los estallidos estelares.
En un universo joven y rico en gas, estas regiones densas habrían funcionado como aceleradores de la evolución galáctica.
Imagen captada por la cámara infrarroja NIRCam del telescopio espacial James Webb que muestra una pequeña región del campo de galaxias GOODS-North. Cortesía: NASA, ESA, CSA, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), M. Rieke (University of Arizona), D. Eisenstein (CfA)
Implicaciones para la historia del universo
Las implicaciones van más allá de un solo cúmulo. Al estimar la densidad de formación estelar, los autores encuentran valores que igualan o incluso superan las estimaciones medias para todo el universo en esa época.
En otras palabras, unas pocas galaxias extremadamente activas pueden rivalizar con la contribución conjunta de cientos de sistemas más modestos detectados en el ultravioleta.
Si estructuras similares eran comunes —y otros estudios sugieren que no eran raras—, es posible que una parte sustancial de la historia cósmica temprana haya transcurrido en estos entornos sobredensos y polvorientos.
Qué cambia este hallazgo en la cosmología moderna
El trabajo también pone de relieve la importancia de combinar observaciones en todo el espectro electromagnético. Incluso con la potencia del telescopio James Webb, confiar solo en la luz visible e infrarroja cercana puede llevar a subestimar o malinterpretar las propiedades de las galaxias ocultas por el polvo. Los datos submilimétricos siguen siendo imprescindibles para cerrar el balance de energía y masa en el universo primitivo.
A falta de confirmaciones espectroscópicas adicionales y de estudios similares en otros campos del cielo, el mensaje es claro: el universo temprano fue un lugar más diverso y dinámico de lo que dictaban los manuales.
En sus regiones más densas, las galaxias crecieron deprisa, se cubrieron de polvo y encendieron fuegos artificiales cósmicos que hoy, miles de millones de años después, empiezan por fin a salir de la penumbra.▪️
Fuente: Guilaine Lagache et al. Overdense fireworks in GOODS-N: Unveiling a record number of massive dusty star-forming galaxies at z∼5.2 with the N2CLS. Astronomy & Astrophysics (2026). DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202555947
