Galaxias y objetos más lejanos conocidos: distancias y corrimiento al rojo

Descubre las galaxias y objetos más lejanos: distancias según corrimiento al rojo (z) y en Gly, lista actualizada de candidatas y métodos de medición.

Este artículo enumera las cosas más lejanas que conocemos, todas ellas galaxias o fuentes de energía dentro de las galaxias. Sus distancias se describen de dos maneras: corrimiento al rojo = z, y mil millones de años luz (Gly).

A partir de 2012, sólo hay unos 50 objetos posibles de z=8 o más, y otros 100 candidatos de z=7. Los candidatos varían en cuanto a su notoriedad, por lo que no se incluye todo aquí. 1 Gly = 1.000 millones de años-luz = 10⁹ ly.

¿Qué significa el corrimiento al rojo (z)?

El corrimiento al rojo cosmológico z mide cuánto se ha estirado la luz desde que fue emitida por una fuente debido a la expansión del Universo. Se relaciona con la escala del Universo mediante la relación 1 + z = λ_obs / λ_emit, donde λ_obs es la longitud de onda observada y λ_emit la emitida. Equivalentemente, 1 + z = 1 / a(t_emit), siendo a(t) el factor de escala cosmológico en el momento de la emisión.

Existen diferentes tipos de corrimiento al rojo (Doppler, gravitacional y cosmológico); aquí nos referimos al cosmológico, que es el dominante cuando hablamos de galaxias muy distantes.

Formas de expresar la distancia y por qué difieren

• Tiempo de viaje de la luz (lookback time): cuánto tiempo ha tardado la luz en llegar desde el objeto hasta nosotros. Un objeto con z alto suele tener un lookback cercano a la edad del Universo (≈ 13,8 Gyr).
• Distancia propia (distance proper / comoving): la separación actual entre nosotros y el objeto si pudiéramos "congelar" la expansión del Universo ahora. Para objetos muy distantes esta distancia es mucho mayor que el tiempo de viaje de la luz por la expansión cósmica posterior a la emisión.
• Distancia de luminosidad y distancia angular: definiciones prácticas usadas para convertir flujos y tamaños observados en luminosidades y tamaños intrínsecos; dependen también de la cosmología.

Las conversiones numéricas entre z y cualquiera de estas distancias dependen de los parámetros cosmológicos (por ejemplo H₀, Ω_m, Ω_Λ). Como orientación aproximada (para cosmologías compatibles con las mediciones modernas):

• z ≈ 1 → lookback ≈ 7–8 Gly
• z ≈ 7 → lookback ≈ 12.8–13.0 Gly
• z ≈ 8 → lookback ≈ 13.0–13.2 Gly
• z ≈ 11 → lookback ≈ 13.3–13.5 Gly
• z ≈ 20 → lookback ≈ 13.6–13.7 Gly (muy cercano al origen del Universo)

En cambio, la distancia propia actual de un objeto observado en z ≈ 8 suele ser del orden de 30–33 Gly (valores aproximados), y la del fondo cósmico de microondas (z ≈ 1.100) es ≈ 46 Gly. Estas diferencias subrayan que la luz viajó durante menos tiempo del que hoy separa a los objetos de nosotros, porque el Universo siguió expandiéndose mientras la luz viajaba.

Cómo se descubren y confirman las galaxias más lejanas

Las técnicas principales son:

• Fotometría por “dropout” (técnica Lyman-break): se buscan objetos que desaparecen en filtros azules debido al corte de Lyman; eso da candidatos con estimaciones fotométricas de z.
• Espectroscopía: detección de líneas de emisión (p. ej. Lyman-α, O III, Hα) o discontinuidades espectrales para confirmar z de forma robusta. Es la forma más fiable pero exige más tiempo de telescopio y sensibilidad en el infrarrojo.
• Lentes gravitatorias: el aumento de brillo por lentes naturales (cúmulos) permite detectar galaxias más débiles y más lejanas, aunque complica la interpretación de luminosidades intrínsecas.

Instrumentos clave en estos descubrimientos incluyen el Telescopio Espacial Hubble, el observatorio espacial Spitzer, telescopios de tierra con instrumentación en el óptico e infrarrojo (Keck, VLT, Subaru), ALMA en radio/submilimétrico, y desde 2021 el JWST, que ha incrementado notablemente el número de candidatos a z muy alto por su mayor sensibilidad en el infrarrojo.

Estado de los candidatos más lejanos y evolución desde 2012

Como indica el texto original, hasta 2012 había del orden de unas decenas de objetos con z ≳ 8 y varios cientos de candidatos alrededor de z ≈ 6–7. Desde el lanzamiento del JWST (2021) y con campañas profundas posteriores, el número de candidatos fotométricos a z>10 se ha incrementado mucho. No obstante, muchas detecciones siguen siendo fotométricas y requieren confirmación espectroscópica para ser consideradas firmes.

En resumen: hay una creciente lista de objetos muy lejanos, pero la distinción entre candidato y confirmado es crucial. La confirmación espectroscópica sigue siendo el estándar para fijar el corrimiento al rojo con seguridad.

Limitaciones e incertidumbres

• Errores fotométricos y confusiones: fuentes frías o галактики con polvo pueden imitar cortes Lyman y generar falsos positivos.
• Contaminación por líneas intermedias: líneas de emisión de galaxias a z mucho menor pueden ser malinterpretadas en datos de baja resolución.
• Dependencia de la cosmología: convertir z en distancias numéricas requiere asumir parámetros cosmológicos; distintos supuestos dan ligeras diferencias.
• Sesgo de lente y selección: las muestras profundas cubren áreas pequeñas y pueden no ser representativas del Universo en general (variancia cósmica).

Recursos y siguientes pasos

Para convertir z a distancias concretas o a tiempos de viaje conviene usar calculadoras cosmológicas en línea (p. ej. "Ned Wright Cosmology Calculator" u otras herramientas actualizadas) y especificar los parámetros cosmológicos. Manténgase atento a anuncios de confirmaciones espectroscópicas en revistas y notas de prensa de los observatorios; muchos de los objetos más lejanos en los listados iniciales se actualizan cuando se obtiene espectroscopía de alta calidad.

Nota final: la exploración del Universo primitivo es un campo muy activo: los números y los objetos “más lejanos” cambian a medida que nuevos datos (especialmente espectroscopía con JWST y grandes telescopios terrestres) confirman o descartan candidatos.

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