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Los espectros de galaxias congeladas y lejanas mostraron que las más masivas se formaron antes.
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Una galaxia es como una ciudad donde dejaron de construir casas nuevas. Las estrellas ya no nacen, y por los edificios viejos se puede saber cuándo hubo actividad constructora. Los astrónomos miraron 14 de esas 'ciudades fantasma' en el borde del universo visible: su luz viajó hacia nosotros durante 11–12 mil millones de años. Con el telescopio espacialJames Webb tomaron espectros —descompusieron la luz en colores, como un arcoíris— para conocer la composición y la edad de las estrellas.
Resultó que cuanto más pesada es la galaxia, antes terminó su construcción estelar. Una diferencia de masa de diez veces desplaza la edad en unos 2 mil millones de años. Es como si en una ciudad las casas dejaran de construirse en 1900, y en otra, más pobre, solo en 2000. Esta tendencia se conocía en galaxias cercanas, pero ahora también se ha encontrado en el universo temprano.
Las galaxias más ligeras de las estudiadas resultaron ser jóvenes: sus estrellas tienen solo unos pocos cientos de millones de años. Así que las galaxias 'viejas' recién descubiertas de la misma masa probablemente pronto volverán a formar estrellas.
La composición química de las estrellas en estas galaxias antiguas es similar a la de épocas posteriores. Pero cuando los científicos intentaron medir la cantidad exacta de elementos individuales, diferentes métodos dieron respuestas distintas. Para entenderlo, se necesitan espectros más nítidos —como mirar una ciudad a través de un vidrio empañado e intentar contar las ventanas.
We present deep, medium-resolution $$\lambda=1-5\,\mu$$m JWST/NIRSpec spectroscopy for 14 quiescent galaxies at $$3\,}10$$, obtained as part of the EXCELS survey. We perform a complete re-reduction of these data, including a custom optimal-extraction approach to combat the spectral "wiggles" that result from undersampling of the NIRSpec spatial PSF. We constrain the star-formation histories and stellar metallicities of these objects via full-spectral fitting, finding a clear stellar age vs stellar mass correlation, in which more massive galaxies assembled their stellar mass at earlier times. This confirms spectroscopically that the archaeological "downsizing" trend was already in place by $$z\simeq4$$. The slope of our measured relation ($$\simeq2$$ Gyr per dex in stellar mass) is consistent with literature results at $$0 < z < 3$$. We do not observe objects with $$\log_{10}(M_*/\mathrm{M_\odot})\lesssim10.5$$ and ages of more than a few hundred Myr at this epoch, suggesting that recently reported examples of higher-redshift quiescent galaxies at these masses are likely to soon rejuvenate. We measure relatively high stellar metallicities for the majority of our sample, consistent with similar objects at $$0 < z < 3$$. Finally, we explore evidence for $$\alpha$$-enhancement in six older and more luminous galaxies within our sample, finding considerable disagreements in the chemical abundances measured using different stellar population models, different fitted rest-frame wavelength ranges, star-formation history models and fitting codes. We therefore conclude that inferring detailed stellar chemical abundances for the earliest quiescent galaxies remains challenging, and higher signal-to-noise spectra are required (SNR per resolution element $$>100$$ for $$R\simeq1000$$).
La luz de estas galaxias viajó hacia nosotros durante 11–12 mil millones de años —casi la edad del universo. Las vemos tal como eran cuando el Sol aún no existía.
