El telescopio de infrarrojos Webb de la NASA ofrece la imagen más profunda del universo hasta el momento

El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha entregado la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo distante hasta el momento. Conocido cariñosamente como el primer campo profundo de Webb, este es el cúmulo de galaxias SMACS 0723 y está repleto de miles de galaxias, incluidos los objetos más pequeños y débiles jamás observados.

Miles de galaxias inundan esta imagen en el infrarrojo cercano del cúmulo de galaxias SMACS 0723. Las imágenes de alta resolución del Telescopio Espacial James Webb de la NASA combinadas con un efecto natural conocido como lentes gravitacionales hicieron posible esta imagen finamente detallada. Primero, concéntrese en las galaxias responsables de la formación de lentes: la galaxia elíptica blanca brillante en el centro de la imagen y las galaxias blancas más pequeñas en toda la imagen. Unidos por la gravedad en un cúmulo de galaxias, están desviando la luz de las galaxias que aparecen en las grandes distancias detrás de ellos. La masa combinada de las galaxias y la materia oscura actúa como un telescopio cósmico, creando imágenes ampliadas, distorsionadas y, a veces, reflejadas de galaxias individuales. Ejemplos claros de reflejo se encuentran en los prominentes arcos naranjas a la izquierda y derecha del cúmulo de galaxias más brillante. Estas son galaxias con lentes: cada galaxia individual se muestra dos veces en un arco. La imagen de Webb ha revelado completamente sus núcleos brillantes, que están llenos de estrellas, junto con cúmulos de estrellas naranjas a lo largo de sus bordes. No todas las galaxias en este campo se reflejan, algunas se estiran. Otros aparecen dispersos por interacciones con otras galaxias, dejando rastros de estrellas detrás de ellos. Webb ha refinado el nivel de detalle que podemos observar en este campo. Las galaxias muy difusas aparecen como colecciones de semillas de diente de león sueltas en el aire en una brisa. Las "cápsulas" individuales de formación de estrellas prácticamente florecen dentro de algunas de las galaxias más distantes: las vistas más claras y detalladas de los cúmulos de estrellas en el universo primitivo hasta el momento. Una galaxia salpicada de cúmulos de estrellas aparece cerca del extremo inferior del pico de difracción vertical de la brillante estrella central, justo a la derecha de un largo arco naranja. La larga y delgada galaxia parecida a una mariquita está salpicada de focos de formación estelar. Dibuja una línea entre sus "alas" para que coincidan aproximadamente con sus cúmulos de estrellas, reflejados de arriba a abajo. Debido a que esta galaxia está tan ampliada y sus cúmulos de estrellas individuales son tan nítidos, los investigadores podrán estudiarla con exquisito detalle, lo que antes no era posible para galaxias tan distantes. Las galaxias en esta escena que están más alejadas, las galaxias más pequeñas que se encuentran muy por detrás del cúmulo, no se parecen en nada a las galaxias espirales y elípticas observadas en el universo local. Son mucho más grumosos e irregulares. La imagen altamente detallada de Webb puede ayudar a los investigadores a medir las edades y masas de los cúmulos de estrellas dentro de estas galaxias distantes. Esto podría conducir a modelos más precisos de galaxias que existieron en la "primavera" cósmica, cuando las galaxias brotaban pequeños "brotes" de nuevo crecimiento, interactuando y fusionándose activamente, y aún tenían que convertirse en espirales más grandes. En última instancia, las próximas observaciones de Webb ayudarán a los astrónomos a comprender mejor cómo se forman y crecen las galaxias en el universo primitivo. NIRCam fue construido por un equipo de la Universidad de Arizona y el Centro de Tecnología Avanzada de Lockheed Martin. Para obtener una gama completa de las primeras imágenes y espectros de Webb, incluidos los archivos descargables, visite: https://webbtelescope.org/news/first-images Créditos: IMAGEN: NASA, ESA, CSA, STScI

La imagen de Webb es aproximadamente del tamaño de un grano de arena sostenido con el brazo extendido, una pequeña porción del vasto universo. La masa combinada de este cúmulo de galaxias actúa como una lente gravitatoria, magnificando galaxias más distantes, incluidas algunas vistas cuando el universo tenía menos de mil millones de años. Este campo profundo, tomado por la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam), es un compuesto hecho de imágenes en diferentes longitudes de onda, con un total de 12,5 horas, alcanzando profundidades en longitudes de onda infrarrojas más allá de los campos más profundos del telescopio espacial Hubble, lo que llevó semanas. Y esto es solo el comienzo. Los investigadores continuarán usando Webb para tomar exposiciones más largas, revelando más de nuestro vasto universo.

Esta imagen muestra el cúmulo de galaxias SMACS 0723 tal como apareció hace 4600 millones de años, con muchas más galaxias delante y detrás del cúmulo. Se revelará mucho más sobre este grupo a medida que los investigadores comiencen a profundizar en los datos de Webb. Este campo también fue fotografiado por el Instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI), que observa la luz del infrarrojo medio.

La NIRCam de Webb ha enfocado nítidamente galaxias distantes: tienen estructuras diminutas y tenues que nunca antes se habían visto, incluidos cúmulos de estrellas y características difusas.

La luz de estas galaxias tardó miles de millones de años en llegar hasta nosotros. Estamos mirando hacia atrás en el tiempo hasta mil millones de años después del Big Bang cuando vemos las galaxias más jóvenes en este campo. La luz fue estirada por la expansión del universo a longitudes de onda infrarrojas que Webb fue diseñado para observar. Los investigadores pronto comenzarán a aprender más sobre las masas, edades, historias y composiciones de las galaxias.

Otras características incluyen los arcos prominentes en este campo. El poderoso campo gravitatorio de un cúmulo de galaxias puede doblar los rayos de luz de galaxias más distantes detrás de él, tal como una lupa dobla y distorsiona las imágenes. Las estrellas también se capturan con picos de difracción prominentes, ya que parecen más brillantes en longitudes de onda más cortas.

La imagen MIRI de Webb ofrece un caleidoscopio de colores y resalta dónde está el polvo, un ingrediente importante para la formación de estrellas y, en última instancia, para la vida misma. Las galaxias azules contienen estrellas, pero muy poco polvo. Los objetos rojos en este campo están envueltos en gruesas capas de polvo. Las galaxias verdes están pobladas de hidrocarburos y otros compuestos químicos. Los investigadores podrán usar datos como estos para comprender cómo se forman, crecen y se fusionan las galaxias entre sí y, en algunos casos, por qué dejan de formar estrellas por completo.

Este "selfie" se creó utilizando una lente de imagen de pupila especializada dentro del instrumento NIRCam que fue diseñado para tomar imágenes de los segmentos del espejo primario en lugar de imágenes del espacio. Esta configuración no se usa durante las operaciones científicas y se usa estrictamente con fines de ingeniería y alineación. En este caso, el segmento brillante apuntó a una estrella brillante, mientras que los demás no están actualmente en la misma alineación. Esta imagen dio una indicación temprana de la alineación del espejo primario con el instrumento. Crédito: NASA

Además de tomar imágenes, dos de los instrumentos de Webb también obtuvieron espectros, datos que revelan las propiedades físicas y químicas de los objetos que ayudarán a los investigadores a identificar muchos más detalles sobre galaxias distantes en este campo. El conjunto de microobturadores del espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb observó 48 galaxias individuales al mismo tiempo, una nueva tecnología utilizada por primera vez en el espacio, que devolvió un conjunto completo de detalles sobre cada una. Los datos revelaron la luz de una galaxia que viajó durante 13.100 millones de años antes de que los espejos de Webb la capturaran. Los datos de NIRSpec también demuestran cuán detallados serán los espectros de galaxias con las observaciones de Webb.

Finalmente, el generador de imágenes de infrarrojo cercano y el espectrógrafo sin rendija (NIRISS) de Webb utilizaron espectroscopía sin rendija de campo amplio para capturar espectros de todos los objetos en todo el campo de visión a la vez. Entre los resultados, prueba que una de las galaxias tiene una imagen especular.

SMACS 0723 se puede ver cerca de la constelación de Volans en el cielo del sur.

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, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (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 (JPL) 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.

Si bien el propósito de esta imagen era enfocarse en la estrella brillante en el centro para evaluar la alineación, la óptica de Webb y la NIRCam son tan sensibles que aparecen las galaxias y las estrellas que se ven en el fondo. En esta etapa de la alineación del espejo de Webb, conocida como "fase fina", cada uno de los segmentos del espejo primario se ha ajustado para producir una imagen unificada de la misma estrella usando solo el instrumento NIRCam. Esta imagen de la estrella, que se llama 2MASS J17554042+6551277, usa un filtro rojo para optimizar el contraste visual. Créditos: NASA/STScI

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 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.

NIRISS fue aportado por CSA. El instrumento fue diseñado y construido por Honeywell en colaboración con la Universidad de Montreal y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá.

Para obtener una gama completa de las primeras imágenes y espectros de Webb, incluidos los archivos descargables, visite: https://webbtelescope.org/news/first-images

Créditos: LANZAMIENTO: NASA, ESA, CSA, STScI

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