El Quinteto de Stephan por el telescopio Webb

Webb de la NASA arroja luz sobre la evolución de las galaxias y los agujeros negros

El quinteto de Stephan, una agrupación visual de cinco galaxias, es mejor conocido por aparecer de manera destacada en la película clásica navideña, "It's a Wonderful Life". Hoy, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA revela el Quinteto de Stephan bajo una nueva luz. Este enorme mosaico es la imagen más grande de Webb hasta la fecha y cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna. Contiene más de 150 millones de píxeles y está construido a partir de casi 1000 archivos de imagen independientes. La información de Webb proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el universo primitivo.

Un enorme mosaico del Quinteto de Stephan es la imagen más grande hasta la fecha del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, que cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna. Contiene más de 150 millones de píxeles y está construido a partir de casi 1000 archivos de imagen independientes. La agrupación visual de cinco galaxias fue capturada por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb. Con su poderosa visión infrarroja y su resolución espacial extremadamente alta, Webb muestra detalles nunca antes vistos en este grupo de galaxias. Cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares de nacimiento de estrellas frescas adornan la imagen. Las colas de barrido de gas, polvo y estrellas están siendo extraídas de varias de las galaxias debido a las interacciones gravitatorias. Más dramáticamente, el instrumento MIRI de Webb captura enormes ondas de choque cuando una de las galaxias, NGC 7318B, atraviesa el cúmulo. Estas regiones que rodean al par central de galaxias se muestran en los colores rojo y dorado. Esta imagen compuesta de NIRCam-MIRI utiliza dos de los tres filtros MIRI para mostrar y diferenciar mejor el polvo caliente y la estructura dentro de la galaxia. MIRI ve una clara diferencia de color entre el polvo de las galaxias y las ondas de choque entre las galaxias que interactúan. Los especialistas en procesamiento de imágenes del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore optaron por resaltar esa diferencia dando a los datos MIRI los distintos colores amarillo y naranja, en contraste con los colores azul y blanco asignados a las estrellas en las longitudes de onda de NIRCam. Juntas, las cinco galaxias del Quinteto de Stephan también se conocen como Hickson Compact Group 92 (HCG 92). Aunque se llama un "quinteto", solo cuatro de las galaxias están realmente juntas y atrapadas en una danza cósmica. La quinta y más a la izquierda, llamada NGC 7320, está en primer plano en comparación con las otras cuatro. NGC 7320 reside a 40 millones de años luz de la Tierra, mientras que las otras cuatro galaxias (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B y NGC 7319) están a unos 290 millones de años luz de distancia. Esto todavía está bastante cerca en términos cósmicos, en comparación con galaxias más distantes a miles de millones de años luz de distancia. El estudio de estas galaxias relativamente cercanas ayuda a los científicos a comprender mejor las estructuras que se ven en un universo mucho más distante. Esta proximidad proporciona a los astrónomos un asiento de primera fila para presenciar la fusión y las interacciones entre las galaxias que son tan cruciales para toda la evolución de las galaxias. Rara vez los científicos ven con tanto detalle exquisito cómo las galaxias que interactúan provocan la formación de estrellas entre sí, y cómo se altera el gas en estas galaxias. Stephan's Quintet es un fantástico "laboratorio" para estudiar estos procesos fundamentales para todas las galaxias. Grupos compactos como este pueden haber sido más comunes en el universo primitivo cuando su material sobrecalentado que caía pudo haber alimentado agujeros negros muy energéticos llamados cuásares. Incluso hoy en día, la galaxia superior del grupo, NGC 7319, alberga un núcleo galáctico activo, un agujero negro supermasivo que acumula material de forma activa. En NGC 7320, la galaxia más cercana y más a la izquierda en la agrupación visual, NIRCam fue notablemente capaz de resolver estrellas individuales e incluso el núcleo brillante de la galaxia. Las estrellas viejas y moribundas que están produciendo polvo se destacan claramente como puntos rojos con NIRCam. La nueva información de Webb proporciona información invaluable sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el universo primitivo. Como beneficio adicional, NIRCam y MIRI revelaron un vasto mar de muchos miles de galaxias de fondo distantes que recuerdan a los campos profundos de Hubble. NIRCam fue construido por un equipo de la Universidad de Arizona y el Centro de Tecnología Avanzada de Lockheed Martin. MIRI fue aportado por la ESA y la NASA, con el instrumento diseñado y construido por un consorcio de Institutos Europeos financiados a nivel nacional (El Consorcio Europeo MIRI) en asociación con JPL y la Universidad de Arizona. Créditos: IMAGEN: NASA, ESA, CSA, STScI

Con su poderosa visión infrarroja y su resolución espacial extremadamente alta, Webb muestra detalles nunca antes vistos en este grupo de galaxias. Cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares de nacimiento de estrellas frescas adornan la imagen. Las colas de barrido de gas, polvo y estrellas están siendo extraídas de varias de las galaxias debido a las interacciones gravitatorias. Más dramáticamente, Webb captura enormes ondas de choque cuando una de las galaxias, NGC 7318B, atraviesa el cúmulo.

Juntas, las cinco galaxias del Quinteto de Stephan también se conocen como Hickson Compact Group 92 (HCG 92). Aunque se llama un "quinteto", solo cuatro de las galaxias están realmente juntas y atrapadas en una danza cósmica. La quinta y más a la izquierda, llamada NGC 7320, está en primer plano en comparación con las otras cuatro. NGC 7320 reside a 40 millones de años luz de la Tierra, mientras que las otras cuatro galaxias (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B y NGC 7319) están a unos 290 millones de años luz de distancia. Esto todavía está bastante cerca en términos cósmicos, en comparación con galaxias más distantes a miles de millones de años luz de distancia. Estudiar galaxias relativamente cercanas como estas ayuda a los científicos a comprender mejor las estructuras que se ven en un universo mucho más distante.

Esta proximidad proporciona a los astrónomos un asiento de primera fila para presenciar la fusión y las interacciones entre las galaxias que son tan cruciales para toda la evolución de las galaxias. Rara vez los científicos ven con tanto detalle cómo las galaxias que interactúan desencadenan la formación de estrellas entre sí y cómo se altera el gas en estas galaxias. Stephan's Quintet es un fantástico "laboratorio" para estudiar estos procesos fundamentales para todas las galaxias.

Grupos compactos como este pueden haber sido más comunes en el universo primitivo cuando su material sobrecalentado que caía pudo haber alimentado agujeros negros muy energéticos llamados cuásares. Incluso hoy, la galaxia superior del grupo, NGC 7319, alberga un núcleo galáctico activo, un agujero negro supermasivo de 24 millones de veces la masa del Sol. Está atrayendo activamente material y emite energía luminosa equivalente a 40 mil millones de soles.

Webb estudió el núcleo galáctico activo en gran detalle con el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI). Las unidades de campo integral (IFU) de estos instrumentos, que son una combinación de una cámara y un espectrógrafo, proporcionaron al equipo de Webb un "cubo de datos" o una colección de imágenes de las características espectrales del núcleo galáctico.

Al igual que la resonancia magnética nuclear (RMN) médica, las IFU permiten a los científicos "cortar y trocear" la información en muchas imágenes para un estudio detallado. Webb atravesó la capa de polvo que rodeaba el núcleo para revelar gas caliente cerca del agujero negro activo y medir la velocidad de los flujos brillantes. El telescopio vio estos flujos de salida impulsados ​​por el agujero negro con un nivel de detalle nunca antes visto.

En NGC 7320, la galaxia más cercana y más a la izquierda en la agrupación visual, Webb pudo resolver estrellas individuales e incluso el núcleo brillante de la galaxia.

Como beneficio adicional, Webb reveló un vasto mar de miles de galaxias de fondo distantes que recuerdan a los campos profundos de Hubble.

Con su poderosa visión de infrarrojo medio, el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) muestra detalles nunca antes vistos del Quinteto de Stephan, una agrupación visual de cinco galaxias. MIRI atravesó regiones cubiertas de polvo para revelar enormes ondas de choque y colas de marea, gas y estrellas despojadas de las regiones exteriores de las galaxias por interacciones. También reveló áreas ocultas de formación estelar. La nueva información de MIRI proporciona información invaluable sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el universo primitivo. Esta imagen contiene un filtro MIRI más que el que se usó en la imagen compuesta NIRCam-MIRI. Los especialistas en procesamiento de imágenes del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore optaron por usar los tres filtros MIRI y los colores rojo, verde y azul para diferenciar más claramente las características de las galaxias entre sí y las ondas de choque entre las galaxias. En esta imagen, el rojo denota regiones polvorientas de formación de estrellas, así como galaxias tempranas extremadamente distantes y galaxias envueltas en polvo espeso. Las fuentes de puntos azules muestran estrellas o cúmulos de estrellas sin polvo. Las áreas difusas de color azul indican polvo que tiene una cantidad significativa de moléculas de hidrocarburo grandes. Para las pequeñas galaxias de fondo dispersas por toda la imagen, los colores verde y amarillo representan galaxias anteriores más distantes que también son ricas en estos hidrocarburos. La galaxia superior del Quinteto de Stephan, NGC 7319, alberga un agujero negro supermasivo de 24 millones de veces la masa del Sol. Está acumulando material activamente y emite una energía de luz equivalente a 40 mil millones de soles. MIRI ve a través del polvo que rodea este agujero negro para revelar el núcleo galáctico activo sorprendentemente brillante. Como beneficio adicional, la sensibilidad del infrarrojo medio profundo de MIRI reveló un mar de galaxias de fondo no resueltas previamente que recuerdan a los campos profundos de Hubble. Juntas, las cinco galaxias del Quinteto de Stephan también se conocen como Hickson Compact Group 92 (HCG 92). Aunque se llama un "quinteto", solo cuatro de las galaxias están realmente juntas y atrapadas en una danza cósmica. La quinta y más a la izquierda, llamada NGC 7320, está en primer plano en comparación con las otras cuatro. NGC 7320 reside a 40 millones de años luz de la Tierra, mientras que las otras cuatro galaxias (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B y NGC 7319) están a unos 290 millones de años luz de distancia. Esto todavía está bastante cerca en términos cósmicos, en comparación con galaxias más distantes a miles de millones de años luz de distancia. El estudio de estas galaxias relativamente cercanas ayuda a los científicos a comprender mejor las estructuras que se ven en un universo mucho más distante. Esta proximidad proporciona a los astrónomos un asiento de primera fila para presenciar la fusión y las interacciones entre las galaxias que son tan cruciales para toda la evolución de las galaxias. Rara vez los científicos ven con tanto detalle exquisito cómo las galaxias que interactúan provocan la formación de estrellas entre sí, y cómo se altera el gas en estas galaxias. Stephan's Quintet es un fantástico "laboratorio" para estudiar estos procesos fundamentales para todas las galaxias. Grupos compactos como este pueden haber sido más comunes en el universo primitivo cuando su material sobrecalentado que caía pudo haber alimentado agujeros negros muy energéticos llamados cuásares. Incluso hoy en día, la galaxia superior del grupo, NGC 7319, alberga un núcleo galáctico activo, un agujero negro supermasivo que atrae material de forma activa. MIRI fue aportado por la ESA y la NASA, con el instrumento diseñado y construido por un consorcio de Institutos Europeos financiados a nivel nacional (El Consorcio Europeo MIRI) en asociación con JPL y la Universidad de Arizona. Créditos: IMAGEN: NASA, ESA, CSA, STScI

Combinados con la imagen infrarroja más detallada del Quinteto de Stephan de MIRI y la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam), los datos de Webb proporcionarán una gran cantidad de información nueva y valiosa. Por ejemplo, ayudará a los científicos a comprender la velocidad a la que se alimentan y crecen los agujeros negros supermasivos. Webb también ve regiones de formación estelar mucho más directamente y puede examinar la emisión del polvo, un nivel de detalle imposible de obtener hasta ahora.

Situado en la constelación de Pegaso, el Quinteto de Stephan fue descubierto por el astrónomo francés Édouard Stephan en 1877.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.

La sede de la NASA supervisa la misión de la Dirección de Misión Científica de la agencia. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra Webb para la agencia y supervisa el trabajo en la misión realizada por el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Northrop Grumman y otros socios de la misión. Además de Goddard, varios centros de la NASA contribuyeron al proyecto, incluido el Centro Espacial Johnson de la agencia en Houston, el Laboratorio de Propulsión a Chorro en el sur de California, el Centro de Vuelo Espacial Marshall en Huntsville, Alabama, el Centro de Investigación Ames en Silicon Valley de California y otros.

NIRCam fue construido por un equipo de la Universidad de Arizona y el Centro de Tecnología Avanzada de Lockheed Martin.

MIRI fue aportado por la ESA y la NASA, con el instrumento diseñado y construido por un consorcio de Institutos Europeos financiados a nivel nacional (El Consorcio Europeo MIRI) en asociación con JPL y la Universidad de Arizona.

NIRSpec fue construido para la Agencia Espacial Europea (ESA) por un consorcio de empresas europeas lideradas por Airbus Defence and Space (ADS) con el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA proporcionando sus subsistemas de detector y micro-obturador.

Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI

• Publicado en Webb Space Telescope el 12 de julio del 2022, enlace publicación.