Un equipo de astrónomos ha confirmado la existencia de una barra estelar de 7 kilopársecs (unos 23.000 años luz) en una galaxia observada apenas 1.500 millones de años después del Big Bang, una estructura que, según los modelos actuales, no debería haber existido tan pronto. El hallazgo, realizado gracias al telescopio espacial James Webb (JWST), podría obligar a revisar las teorías sobre la formación de las primeras galaxias.

La protagonista de este descubrimiento es GN20, una galaxia extremadamente rica en gas situada a un corrimiento al rojo de 4,055. Durante décadas, los astrónomos pensaron que las llamadas barras estelares (estructuras alargadas formadas por millones de estrellas que atraviesan el centro de las galaxias) necesitaban miles de millones de años para desarrollarse. Sin embargo, GN20 parece haber ignorado por completo esas reglas.

Y hay un detalle todavía más desconcertante: la barra detectada no solo existe, sino que además es gigantesca, activa y parece estar impulsando una frenética producción de nuevas estrellas a un ritmo que supera las 1.000 masas solares por año.

Las barras estelares son estructuras relativamente comunes en el universo actual. De hecho, la propia Vía Láctea alberga una en su región central. Estas formaciones funcionan como auténticos canales gravitatorios capaces de transportar gas hacia el núcleo galáctico.

Al hacerlo, desencadenan algunos de los procesos más importantes de la evolución de una galaxia: alimentan brotes masivos de formación estelar, favorecen el crecimiento de agujeros negros supermasivos y contribuyen a construir núcleos galácticos cada vez más densos.

Las barras estelares son estructuras relativamente comunes en el universo actual.

Sin embargo, los modelos teóricos sugerían que su aparición requería largos periodos de estabilidad dinámica. Además, las galaxias primitivas contenían enormes cantidades de gas, un ingrediente que supuestamente dificultaba o retrasaba la formación de estas barras.

Por eso, cuando el JWST comenzó a detectar indicios de barras estelares en galaxias jóvenes, los investigadores ya sospecharon que algo no encajaba. GN20 representa ahora el caso más extremo encontrado hasta la fecha. Gracias a la combinación de las cámaras infrarrojas NIRCam y MIRI del telescopio James Webb, los investigadores lograron atravesar las densas nubes de polvo que ocultaban el interior de la galaxia y revelar una estructura sorprendentemente organizada.

Los científicos utilizaron varias técnicas independientes para analizar la distribución de la luz de GN20. Los resultados coincidieron en señalar una barra estelar claramente definida que se extiende unos siete kilopársecs de extremo a extremo. 

Pero hay un problema. Según los modelos más aceptados, esta estructura no debería existir por tres motivos fundamentales.

El primero es que las barras tan masivas suelen volverse inestables y colapsar bajo su propia gravedad. El segundo es que alcanzar un tamaño tan grande debería requerir varios miles de millones de años de evolución. Y el tercero es que la enorme cantidad de gas presente en GN20 tendría que haber frenado o incluso impedido su formación. GN20 incumple simultáneamente las tres condiciones.

Según los modelos más aceptados, esta estructura no debería existir por tres motivos fundamentales.

Para explicar esta aparente contradicción, los autores proponen un ingrediente inesperado: la presencia de gas extremadamente turbulento en las regiones internas de la galaxia. Esa turbulencia podría actuar como un mecanismo estabilizador capaz de favorecer la formación temprana de barras incluso en entornos muy ricos en gas.

Aunque todavía existen incertidumbres relacionadas con la masa exacta de algunas regiones ocultas por el polvo, los investigadores consideran que la evidencia observacional es suficientemente sólida como para confirmar la existencia real de la barra.

La importancia del hallazgo no termina en la detección de una estructura inesperada. Las observaciones muestran que allí donde la barra se conecta con el disco galáctico se acumulan enormes cantidades de gas que desencadenan auténticos estallidos de formación estelar. Al mismo tiempo, la propia barra canaliza material hacia el centro de GN20, alimentando un intenso brote estelar nuclear y posiblemente un agujero negro supermasivo activo.

Ese mecanismo podría explicar por qué GN20 produce más de 1.000 veces la masa del Sol en nuevas estrellas cada año, una cifra extraordinaria incluso para los estándares del universo temprano. Pero existe una consecuencia aún más profunda.

Ese mecanismo podría explicar por qué GN20 produce más de 1.000 veces la masa del Sol en nuevas estrellas cada año.

Los astrónomos llevan años intentando comprender cómo algunas galaxias gigantes dejaron de formar estrellas sorprendentemente pronto en la historia cósmica. Una posibilidad es que procesos como el observado en GN20 consumieran el combustible disponible a velocidades extremas. Cuando el gas desaparece, la fábrica estelar se apaga.

La galaxia entra entonces en una fase de quietud cósmica que puede transformarla gradualmente en una gigantesca galaxia elíptica, similar a muchas de las que observamos hoy. Si esta interpretación es correcta, GN20 podría representar una pieza clave para resolver uno de los grandes enigmas de la cosmología moderna: cómo surgieron tan rápido algunas de las galaxias más masivas y aparentemente “muertas” del universo actual.

Al mirar hacia GN20, el James Webb no solo ha encontrado una barra estelar imposible. Ha abierto una ventana a una época en la que el cosmos todavía estaba aprendiendo a construir sus primeras grandes estructuras. Y, como ocurre a menudo en ciencia, cuanto más lejos observamos, más descubrimos que el universo guarda secretos capaces de desafiar nuestras mejores teorías.