Webb revela una galaxia que brilla con los cúmulos estelares más antiguos del universo

29 de septiembre de 2022

(Noticias de NanwerkUsando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los investigadores de CANADian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) han identificado los cúmulos globulares más numerosos jamás descubiertos. Estos densos cúmulos de millones de estrellas pueden ser reliquias que contengan las primeras y más antiguas estrellas del universo.

Un análisis temprano de la primera imagen de campo profundo de Webb, que muestra algunas de las primeras galaxias del universo, se publicó en Cartas de revistas astrofísicas («The Sparkler: un cúmulo esférico avanzado de alto corrimiento al rojo capturado por JWST»). Primera web de campo profundo El primer campo profundo de la Web. Miles de galaxias inundan esta imagen de infrarrojo cercano de alta resolución del cúmulo de galaxias SMACS 0723 (Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI)

dice Lamia Moola, Dunlap Fellow en el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto y coautora principal del estudio. «Este descubrimiento en el primer campo profundo de Webb ya proporciona una visión detallada de la primera etapa de la formación de estrellas, lo que confirma el asombroso poder de JWST».

En la primera imagen de campo profundo finamente detallada de Webb, los investigadores se centraron en lo que llamaron la «Galaxia Sparkler», que está a nueve mil millones de años luz de distancia. Esta galaxia obtuvo su nombre por los objetos compactos que aparecen como pequeños puntos amarillos y rojos que la rodean, a los que los investigadores se refieren como «destellos».

El equipo planteó la hipótesis de que estos destellos podrían ser pequeños cúmulos estelares en formación activa, nacidos tres mil millones de años después del Big Bang en el apogeo de la formación estelar, o cúmulos globulares antiguos. Los cúmulos globulares son antiguos cúmulos de estrellas de la primera infancia de la galaxia y contienen pistas sobre las primeras etapas de su formación y crecimiento.

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A partir de su análisis inicial de 12 de estos objetos compactos, los investigadores determinaron que cinco de ellos no son solo cúmulos globulares, sino que se encuentran entre los más antiguos conocidos.

dice Kartheik G. Iyer, miembro de Dunlap en el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto y coautor del estudio. «Debido a que podemos observar destellos en un rango de longitudes de onda, podemos modelarlos y comprender mejor sus propiedades físicas, como su edad y la cantidad de estrellas que contienen. Esperamos que el conocimiento de que los cúmulos globulares se puedan observar desde distancias tan vastas utilizando JWST estimulará más ciencia e investigación sobre objetos similares. Infografía de la galaxia bengala Los investigadores estudiaron la Galaxia Sparkler ubicada en el Primer Campo Profundo de Webb y utilizaron el JWST para determinar que cinco de los objetos centelleantes a su alrededor son cúmulos globulares. (Imagen: CSA con imágenes de NASA, ESA, CSA, STScI; Mowla, Iyer et al. 2022)

La Vía Láctea contiene alrededor de 150 cúmulos globulares, y no se comprende bien cómo y cuándo se formaron estas densas masas de estrellas. Los astrónomos saben que los cúmulos globulares pueden ser muy antiguos, pero medir su edad es un gran desafío. Los cúmulos globulares muy distantes no se han usado antes para fechar las primeras estrellas en galaxias distantes y solo es posible con JWST.

«Estos cúmulos recién identificados se formaron cerca de la primera vez que las estrellas podrían haberse formado», dice Mola. «Debido a que la Galaxia Sparkler está mucho más lejos que nuestra Vía Láctea, es más fácil determinar las edades de sus cúmulos globulares. Estamos viendo a Sparkler como era hace nueve mil millones de años, cuando el universo tenía solo cuatro mil quinientos millones de años». , mirando algo que sucedió hace mucho tiempo. Piense en ello como adivinar la edad de una persona en función de su apariencia: es fácil notar la diferencia entre los 5 y los 10 años, pero es difícil distinguir la diferencia entre los 50 y los 55″.

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Hasta ahora, los astrónomos no han podido ver los objetos compactos que rodean la Galaxia Sparkler usando el Telescopio Espacial Hubble (HST). Esto cambió a medida que JWST aumentó la resolución y la sensibilidad, revelando los pequeños puntos que rodean la galaxia por primera vez en la primera imagen de campo profundo de Webb. La Galaxia Sparkler es especial porque se magnifica por un factor de 100 debido a un efecto llamado lente gravitacional: el cúmulo de galaxias SMACS 0723 en primer plano distorsiona lo que hay detrás, como una lupa gigante. Además, la lente gravitacional produce tres imágenes separadas de Sparkler, lo que permite a los astrónomos estudiar la galaxia con más detalle.

«Nuestro estudio de bengalas destaca el tremendo poder de combinar las capacidades únicas de JWST con el aumento natural proporcionado por una lente gravitacional», dice Chris Willott, líder del equipo de CANUCS, del Centro de Investigación de Astronomía y Astrofísica Herzberg del Consejo Nacional de Investigación. «El equipo está entusiasmado con más descubrimientos por venir cuando JWST fije su mirada en los cúmulos de galaxias CANUCS el próximo mes».

Los investigadores combinaron los nuevos datos de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de JWST con los datos de archivo del HST. NIRCam detecta objetos tenues usando longitudes de onda más largas y rojas para monitorear lo que es visible para el ojo humano y hasta el HST. Tanto la ampliación inducida por la lente del cúmulo de galaxias como la alta resolución de JWST hacen posible la observación de objetos compactos.

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El instrumento de espectrofotómetro de imágenes de infrarrojo cercano y sin muescas (NIRISS) de fabricación canadiense en JWST proporcionó una confirmación independiente de que los objetos son cúmulos globulares antiguos porque los investigadores no observaron líneas de emisión de oxígeno: emisiones espectrales de pequeños cúmulos activos de formación estelar. NIRISS también ayudó a revelar la arquitectura de imagen de tres lentes de Sparkler.

dice Marcin Sawicki, presidente de investigación de Canadá en astronomía, profesor de la Universidad de Saint Mary y coautor del estudio. «Ver tantos cúmulos globulares Sparkler fotografiados tres veces muestra que están orbitando la Galaxia Sparkler en lugar de simplemente estar frente a ella por casualidad».

JWST monitoreará los campos CANUCS a partir de octubre de 2022, aprovechando los datos de JWST para examinar cinco grupos masivos de galaxias, alrededor de los cuales los investigadores esperan encontrar más sistemas de este tipo. Los estudios futuros también modelarán cúmulos de galaxias para comprender el efecto de la lente y realizar análisis más potentes para explicar la historia de la formación de estrellas.

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