Quan el 1996 es començava a planejar la nova generació de telescopi espacial que esdevindria més endavant el James Webb, el telescopi espacial Hubble (HST) tot just s’acabava de completar un dels seus programes d’observació més importants: El Hubble Deep Field. Aquest programa era una elecció personal del director del Space Telescope Science Institute (STScI), Robert Williams, que va voler demostrar la capacitat del HST, un cop ja reparat, per observar l’espai més profund i descobrir les galàxies més llunyanes utilitzant gairebé tots els temps d’observació que el càrrec li atribuïa. En un exemple de generositat científica va decidir a més que totes les dades serien públiques per a tota la comunitat.
Va ser, aleshores, l’observació més llarga i continuada de la mateixa zona del cel. L’àrea elegida es trobava fora de pla de la nostra galàxia, lluny de qualsevol objecte brillant, per a poder arribar a observar els objectes més distants possibles. Les observacions es van fer amb 4 dels filtres amples disponibles amb la Wide-Field Planetary Camera 2 i la publicació de les dades va causar un impacte notable. De cop veiem realment que l’Univers està ple de galàxies fins en els seus confins més llunyans i que ara les teníem a l’abast. Diversos equips d’arreu del món vam analitzar-les i utilitzar tota mena de noves tècniques per mesurar la distància a totes aquestes distàncies, fins i tot les més llunyanes. Les teories de formació de galàxies d’aleshores pressuposaven que les galàxies s’havien format un cop l’univers ja havia arribat a una certa maduresa, partint dels primers estels que havien sorgit un cop l’univers ja s’havia refredat prou després del Big Bang, els primers forats negres i els núvols de gas situats en zones de més densitat amb l’ajuda d’halos de matèria obscura. Fet i fet, no s’esperava trobar quelcom similar a la versió jove de les galàxies actuals abans d’uns 3.000 a 4.000 milions d’anys després del Big Bang, el que equival en un corriment al roig o ‘redshift’ (la mesura de distància que utilitzem per a aquests objectes distants) al voltant de 2.
La sorpresa va ser majúscula quan es van començar a trobar diverses galàxies que podrien estar a un ‘redshift’ molt superior de 4,5, és a dir situades a uns 1.500 milions d’anys després del Big Bang. I a més semblaven galàxies no gaire diferents de les actuals que es troben als nostres voltant. Efectivament, més petites, més joves i més actives però ja ben formades. La descoberta va significar una petita revolució que va portar a revisar les teories de formació de galàxies d’un costat, però també va ser el senyal de sortida de nombroses iniciatives per observar més d’aquestes galàxies per poder caracteritzar millor aquesta població que podria ser la progenitora de la nostra pròpia Via Làctia. El Hubble Deep Field només era una part molt i molt petita del cel observable i ràpidament es va fer un segon Deep Field, aquest cop en el cel de l’hemisferi sud. A les dades del HST s’hi van anar afegint també més dades provinents dels telescopis terrestres més potents com els Keck de Hawaii i els VLT de Xile.
A més d’ampliar les observacions en dimensió, també es van ampliar en temps dedicat per permetre detectar objectes cada cop més febles i doncs presumiblement més distants. Els avenços tecnològics en els detectors i les noves càmeres instal·lades en les missions de servei al HST van millorar notablement la potència d’observació. Així doncs, inspirats per l’èxit del Hubble Deep Field, es van anar organitzant diverses iniciatives com GOODS o COSMOS. En pocs anys, les deteccions de galàxies més i més llunyanes van anant trencant records, fins a arribar el 2016 a un record de ‘redshift’ d’11,1 (més tard revisat a 10,6) que equivaldria que l’estem observant només uns 400 milions d’anys després del Big Bang. L’existència mateixa d’aquesta galàxia suposava ja un gran problema per qualsevol model teòric, però si a més aquesta presenta característiques que indisputablement suposen que és un objecte que ja en aquells moments havia evolucionat sobre uns progenitors anteriors, aleshores esdevé gairebé una revolució.
Però no acaba aquí la història, ja que després de 20 anys d’espera, finalment el juliol del 2022 va entrar en funcionament el Telescopi Espacial James Webb. Aquest ja va ser dissenyat amb la definida intenció d’anar a observar tota aquesta població de galàxies als confins de l’Univers observable, amb instruments sensibles a les longituds d’ona del pròxim i del mitjà infraroig, on els objectes més distants són clarament més visibles. Era d’esperar doncs que un dels programes d’observació prioritaris es dirigís cap aquests camps profunds ja existents per desvetllar encara galàxies més llunyanes si aquestes existien. Les simulacions efectuades abans del llançament del Webb pressuposaven que se’n trobaria, però que seria complicat observar-ne més que unes poques.
Un cop més, les previsions es van trencar i ja el 2024, l’equip de JADES, el programa d’observació amb el Webb, hereu del Hubble Deep Field va fer públic el descobriment d’una galàxia GS-z14 situada a un ‘redshift’ de 14,18, uns 350 milions d’anys després del Bing Bang. Ara, un altre equip amb un estudi competidor «Mirage or Miracle» ha anunciat una galàxia MoM-z14 a un ‘redshift’ de 14,44, només 280 milions d’anys post-Big Bang. I ja anuncien que no serà l’única, sinó que tenen almenys un centenar més de candidats que encara han de verificar. A més com ja va passar amb els objectes observats amb el Hubble, aquestes galàxies no semblen ser de primera generació sinó que ja presenten característiques pròpies d’una certa evolució, amb presència d’elements com el Nitrogen i l’Oxigen que es formen a l’interior d’estels que han arribat al final del seu cicle de vida.
Sembla molt complicat ara reconciliar els models teòrics de formació de galàxies com els concebien fins ara i l’existència i l’abundància inesperada d’aquests objectes. Fins i tot es comença a posar en dubte les teories de formació d’estructures i d’evolució estel·lar, i comença a ser necessari un canvi de paradigma per reconciliar les observacions amb les expectatives teòriques. Ens trobem, doncs, davant un moment extremadament excitant per a l’astrofísica, on al cap de cent anys del començament de l’exploració d’un Cosmos que ja no creiem limitat a la nostra Via Làctia, se’ns planteja ara un desafiament de grans proporcions.
Si us interessa com hem arribat fins a aquest punt i aprofundir una mica més en l’estat del coneixement actual, us invito a assistir a la conferència que aquest dissabte 14 de Juny al matí donaré en el marc del III Festival de l’Astronomia organitzat pel Comú de la Massana, a partir de les 11.30 h del matí al Teatre de les Fontetes. Hi sou tots convidats!