Simulaciones muestran un entorno temprano de la Vía Láctea formado por miles de galaxias

La región del universo que, miles de millones de años después, terminaría albergando una galaxia como la Vía Láctea no era una versión pequeña y ordenada de nuestra galaxia actual. Según una nueva serie de simulaciones, estaba poblada por miles de sistemas mucho menores: algunos formaban estrellas con intensidad, otros contenían sobre todo gas y otros ya habían perdido sus estrellas. El resultado no es una fotografía del pasado, sino un modelo para poner a prueba cómo pudo crecer ese entorno en los primeros tiempos del cosmos.

El proyecto, llamado MEGATRON, sigue la evolución de una región destinada a terminar con una masa comparable a la de la Vía Láctea. Sus autores partieron de las condiciones del universo temprano e incorporaron gravedad, gas, formación estelar, radiación y cambios químicos. Una parte clave del trabajo fue calcular también la luz que emitirían las galaxias virtuales. Esa huella luminosa, o espectro, permite comparar directamente las simulaciones con la luz de galaxias muy lejanas registrada por el telescopio espacial James Webb.

La biblioteca resultante reúne más de 175.000 espectros simulados. Al contrastarlos con observaciones de JWST, el equipo encontró que el modelo reproduce de forma natural buena parte de la variedad de señales luminosas observada en galaxias del universo joven. Esto no significa que cada galaxia observada tenga una contraparte idéntica en la simulación. Sí muestra que un escenario basado en las leyes físicas conocidas puede producir poblaciones con historias muy distintas de formación estelar, incluso dentro de una misma región cósmica.

Ese contraste es valioso porque la Vía Láctea de sus primeros cientos de millones de años no puede observarse directamente. Los telescopios miran galaxias distantes cuya luz tardó miles de millones de años en llegar, mientras que las simulaciones permiten seguir causas y consecuencias dentro de un universo virtual. Si la luz calculada se parece a la que se observa, los astrónomos ganan una herramienta para descartar algunas explicaciones y afinar otras sobre el gas, las estrellas y los elementos químicos de las primeras galaxias.

El modelo también sugiere que las galaxias más pequeñas del entorno temprano pudieron atravesar episodios muy desiguales: algunas aumentaban rápidamente su formación de estrellas y otras quedaban temporalmente apagadas. Entre los fenómenos que la colaboración busca estudiar están las primeras estrellas, formadas casi solo por hidrógeno y helio, y el modo en que sus explosiones enriquecieron el gas con elementos más pesados. Estas predicciones pueden orientar futuras observaciones, pero todavía no equivalen a detectar directamente esas estrellas antiguas.

Como toda simulación, MEGATRON depende de decisiones sobre procesos que no pueden resolverse por completo en una computadora. El trabajo no incluye núcleos galácticos activos y reconoce incertidumbres en los modelos de poblaciones estelares y de producción de elementos químicos. Además, estudia una región concreta elegida para terminar en una galaxia de masa similar a la Vía Láctea, no todas las posibles historias de formación galáctica. Las próximas comparaciones con muestras más amplias de JWST ayudarán a determinar qué partes del modelo describen bien el universo temprano y cuáles necesitan correcciones.