Muchas galaxias, incluida nuestra Vía Láctea, se caracterizan por un disco estelar plano, extendido y giratorio. Estas galaxias de disco suelen constar de dos partes principales: un disco delgado y un disco grueso. El disco delgado contiene estrellas más jóvenes y ricas en metales, mientras que el disco grueso contiene estrellas más viejas y pobres en metales. Estos componentes distintivos albergan registros fósiles que ayudan a los astrónomos a comprender cómo las galaxias forman estrellas, acumulan elementos como el oxígeno y el carbono, esenciales para la vida, y evolucionan hasta alcanzar su forma actual.
Hasta ahora, los discos delgados y gruesos solo se habían identificado en la Vía Láctea y galaxias cercanas. Con los telescopios anteriores, era imposible distinguir el borde delgado de una galaxia distante al observarla de lado.
Esto cambió con el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb (JWST) en 2021, que actualmente es el telescopio más grande en el espacio.
Un equipo internacional de investigadores ha examinado 111 imágenes del JWST de galaxias distantes de canto. Las alineaciones permitieron observar las estructuras verticales de los discos galácticos.
Takafumi Tsukui (anteriormente de la Universidad Nacional Australiana y ahora de la Universidad de Tohoku), quien dirigió el equipo de investigación, afirma que observar galaxias distantes es como usar una máquina del tiempo, permitiéndonos ver cómo las galaxias han construido sus discos a lo largo de la historia cósmica.
“Gracias a la nítida visión del JWST, pudimos identificar discos delgados y gruesos en galaxias más allá de nuestro universo local, algunos de los cuales datan de hace hasta 10 000 millones de años”.
El estudio reveló una tendencia consistente: en el universo primitivo, más galaxias parecen haber tenido un solo disco grueso, mientras que en épocas posteriores, más galaxias mostraron una estructura de dos capas con un componente adicional de disco delgado. Esto sugiere que las galaxias primero formaron un disco grueso, seguido de la formación de un disco delgado en su interior. En galaxias más masivas, este disco delgado parece haberse formado antes.
El estudio estimó que el tiempo de formación de discos delgados para galaxias del tamaño de la Vía Láctea fue de alrededor de 8 mil millones de años. Esta cifra coincide con las cronologías de formación de la propia Vía Láctea, donde se pueden medir las edades estelares.
Para comprender la formación secuencial revelada, de discos gruesos a delgados, y las cronologías de formación correspondientes, el equipo no solo examinó la estructura estelar, sino también el movimiento del gas, los componentes directos de las estrellas obtenidos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y estudios terrestres en la literatura. Estas observaciones respaldaron un escenario de formación coherente:
En el universo primitivo, los discos galácticos son ricos en gas y altamente turbulentos.
La intensa formación estelar en los discos turbulentos da lugar a gruesos discos estelares.
A medida que los discos estelares se desarrollan, ayudan a estabilizar los discos de gas y a reducir la turbulencia.
A medida que el disco se calma, se forma un delgado disco estelar dentro de los gruesos discos estelares predesarrollados.
Mientras que las galaxias más grandes pueden convertir eficientemente el gas en estrellas, formando discos delgados con anterioridad.
Tsukui enfatiza que las imágenes proporcionadas por el JWST ayudan a responder una de las preguntas más importantes de la astronomía: ¿fue la formación de nuestra galaxia típica o única? “Las imágenes del JWST nos brindaron una ventana a galaxias que se asemejan al estado primitivo de la Vía Láctea, brindándonos información valiosa sobre galaxias lejanas”.
El equipo espera que su estudio ayude a conectar los estudios de galaxias cercanas con las lejanas y a refinar nuestra comprensión de la formación de discos. El estudio fue publicado en la revista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” el 26 de junio de 2025.