El telescopio Webb de la NASA revela vínculos entre galaxias cercanas y lejanas
Un nuevo análisis de galaxias distantes fotografiadas por el telescopio espacial James Webb de la NASA muestra que son extremadamente jóvenes y comparten algunas similitudes notables con los "guisantes verdes", una clase rara de galaxias pequeñas en nuestro patio trasero cósmico.
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| Tres galaxias distantes, pequeñas y tenues (en recuadros) aparecen en la imagen profunda del cúmulo de galaxias SMACS 0723 del telescopio espacial James Webb. Las mediciones muestran que exhiben propiedades que las vinculan con galaxias raras conocidas como "guisantes verdes" que se encuentran cerca. Crédito: NASA, ESA, CSA y STScI |
“Con las huellas dactilares químicas detalladas de estas primeras galaxias, vemos que incluyen lo que podría ser la galaxia más primitiva identificada hasta ahora. Al mismo tiempo, podemos conectar estas galaxias desde el amanecer del universo con otras similares cercanas, que podemos estudiar con mucho más detalle”, dijo James Rhoads, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien presentó los hallazgos en la reunión 241 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle.
Un artículo que describe los resultados, dirigido por Rhoads, se publicó el 3 de enero en The Astrophysical Journal Letters.
Las galaxias de guisantes verdes fueron descubiertas y nombradas en 2009 por voluntarios que participaron en Galaxy Zoo, un proyecto en el que científicos ciudadanos ayudan a clasificar galaxias en imágenes, comenzando con las del Sloan Digital Sky Survey. Los guisantes se destacaron como puntos pequeños, redondos y sin resolver con un tono claramente verde, como consecuencia tanto de los colores asignados a los diferentes filtros en las imágenes compuestas de la encuesta como de una propiedad de las propias galaxias.
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| Un trío de objetos débiles (en un círculo) capturados en la imagen profunda del cúmulo de galaxias SMACS 0723 del telescopio espacial James Webb exhiben propiedades notablemente similares a las galaxias pequeñas raras llamadas "guisantes verdes" que se encuentran mucho más cerca de casa. La masa del cúmulo lo convierte en una lente gravitatoria, que magnifica y distorsiona la apariencia de las galaxias de fondo. Vemos estos primeros guisantes tal como existían cuando el universo tenía aproximadamente el 5% de su edad actual de 13.800 millones de años. El guisante más lejano, a la izquierda, contiene solo el 2% de la abundancia de oxígeno de una galaxia como la nuestra y podría ser la galaxia químicamente más primitiva identificada hasta ahora. Crédito: NASA, ESA, CSA y STScI |
Los colores de la galaxia del guisante verde son inusuales porque una fracción considerable de su luz proviene de nubes de gas que brillan intensamente. Los gases emiten luz en longitudes de onda específicas, a diferencia de las estrellas, que producen un espectro de color continuo similar al del arco iris. Los guisantes también son bastante compactos, por lo general solo tienen unos 5.000 años luz de diámetro o aproximadamente el 5% del tamaño de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
“Los guisantes pueden ser pequeños, pero su actividad de formación de estrellas es inusualmente intensa para su tamaño, por lo que producen luz ultravioleta brillante”, dijo Keunho Kim, investigador postdoctoral en la Universidad de Cincinnati y miembro del equipo de análisis. "Gracias a las imágenes ultravioleta de los guisantes verdes del Hubble y la investigación terrestre sobre las primeras galaxias con formación de estrellas, está claro que ambos comparten esta propiedad".
En julio de 2022, la NASA y sus socios en la misión Webb lanzaron la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo distante jamás vista, capturando miles de galaxias dentro y detrás de un cúmulo conocido como SMACS 0723. La masa del cúmulo lo convierte en una lente gravitacional, que magnifica y distorsiona la apariencia de las galaxias de fondo. Entre las galaxias más débiles detrás del cúmulo había un trío de objetos infrarrojos compactos que parecían ser parientes lejanos de los guisantes verdes. La más distante de estas tres galaxias se amplió unas 10 veces, proporcionando una ayuda significativa de la naturaleza además de las capacidades sin precedentes del telescopio.
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| Una galaxia de guisante verde fotografiada por el Sloan Digital Sky Survey se muestra junto con una imagen infrarroja de un guisante primitivo capturado por el telescopio espacial James Webb de la NASA. A la izquierda está J122051+491255, un guisante verde a unos 170 millones de años luz de distancia que tiene unos 4000 años luz de diámetro, un tamaño típico. A la derecha hay un guisante primitivo conocido como 04590, cuya luz ha tardado 13.100 millones de años en llegar hasta nosotros. Para compensar el efecto de lente gravitacional del cúmulo y la mayor distancia de la galaxia hacia nosotros, 04590 es aún más compacto, comparable a los guisantes verdes cercanos más pequeños. Crédito: SDSS y NASA, ESA, CSA y STScI |
Webb hizo más que tomar imágenes del cúmulo: su instrumento Espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) también capturó los espectros de galaxias seleccionadas en la escena. Cuando Rhoads y sus colegas examinaron estas medidas y las corrigieron por el tramo de longitud de onda resultante de la expansión del espacio, vieron que los rasgos característicos emitidos por el oxígeno, el hidrógeno y el neón se alineaban en un parecido sorprendente con los que se ven en los guisantes verdes cercanos.
Además, los espectros de Webb permitieron medir la cantidad de oxígeno en estas galaxias del amanecer cósmico por primera vez.
A medida que las estrellas producen energía, transmutan elementos más livianos como el hidrógeno y el helio en otros más pesados. Cuando las estrellas explotan o pierden sus capas externas al final de su vida, estos elementos más pesados se incorporan al gas que forma las próximas generaciones estelares y el proceso continúa. A lo largo de la historia cósmica, las estrellas han enriquecido constantemente el universo.
Dos de las galaxias de Webb contienen oxígeno a aproximadamente el 20% del nivel de nuestra Vía Láctea. Se asemejan a los típicos guisantes verdes, que sin embargo constituyen menos del 0,1% de las galaxias cercanas observadas por el estudio Sloan. La tercera galaxia estudiada es aún más inusual.
“Estamos viendo estos objetos tal como existían hace 13.100 millones de años, cuando el universo tenía aproximadamente el 5% de su edad actual”, dijo el investigador de Goddard, Sangeeta Malhotra. “Y vemos que son galaxias jóvenes en todos los sentidos, llenas de estrellas jóvenes y gas brillante que contiene pocos productos químicos reciclados de estrellas anteriores. De hecho, uno de ellos contiene solo el 2% del oxígeno de una galaxia como la nuestra y podría ser la galaxia químicamente más primitiva identificada hasta ahora”.
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| El espectrógrafo de infrarrojo cercano del telescopio espacial James Webb capturó las huellas dactilares químicas de galaxias seleccionadas detrás de SMACS 0723, incluidos tres objetos débiles y distantes. Cuando se corrige el alargamiento de la longitud de onda causado por la expansión del espacio durante miles de millones de años, los espectros de estas galaxias (mostradas en rojo) exhiben características emitidas por el oxígeno, el hidrógeno y el neón que muestran un asombroso parecido con las que se ven desde las llamadas galaxias verdes. galaxias de guisantes encontradas cerca (en verde). Además, las observaciones de Webb permitieron medir la cantidad de oxígeno en estas galaxias del amanecer cósmico por primera vez. Las líneas espectrales se han estirado verticalmente para aclarar estas relaciones. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Rhoads et al. 2023 |
NIRSpec fue construido para la ESA (Agencia Espacial Europea) por Airbus Industries. Su conjunto de casi medio millón de microobturadores (puertas diminutas que se pueden abrir o cerrar para admitir o bloquear la luz) le permite capturar espectros de hasta 100 objetos individuales a la vez. La matriz de microobturadores y los subsistemas detectores fueron fabricados por la NASA.
El Telescopio Espacial James Webb, una misión internacional dirigida por la NASA con sus socios ESA y CSA (Agencia Espacial Canadiense), es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. 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 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.
por Francis Reddy
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.
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Claire Andreoli
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Última actualización: 9 de enero de 2023, enlace publicación.
Montaje: Francis Reddy
