Webb de la NASA revela intrincadas redes de gas y polvo en galaxias cercanas

Los investigadores que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA están observando por primera vez la formación de estrellas, el gas y el polvo en las galaxias cercanas con una resolución sin precedentes en longitudes de onda infrarrojas. Los datos han permitido una colección inicial de 21 artículos de investigación que brindan una nueva visión de cómo algunos de los procesos de menor escala en nuestro universo, los comienzos de la formación estelar, impactan en la evolución de los objetos más grandes de nuestro cosmos: las galaxias.

Esta imagen tomada por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA muestra una de un total de 19 galaxias seleccionadas para el estudio de la colaboración de Física en Alta Resolución Angular en Galaxias Cercanas (PHANGS). La cercana galaxia espiral barrada NGC 1433 adquiere un aspecto completamente nuevo cuando es observada por el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb. Los brazos espirales de NGC 1433 están llenos de evidencia de estrellas extremadamente jóvenes que liberan energía y, en algunos casos, expulsan el gas y el polvo del medio interestelar. Las áreas que aparecen oscuras y tenues en las imágenes ópticas se iluminan bajo el ojo infrarrojo de Webb. Esto se debe a acumulaciones de polvo y gas en el medio interestelar que absorben la luz de las estrellas en formación y la emiten de vuelta en el infrarrojo. La imagen de Webb de NGC 1433 es una fuerte muestra de cómo los procesos dinámicos asociados con la formación de estrellas influyen en la estructura más grande de toda una galaxia. En el centro de la galaxia, un núcleo apretado y brillante con una estructura única de doble anillo brilla con exquisito detalle con la resolución extrema de Webb. En este caso, ese "doble anillo" en realidad son brazos espirales fuertemente envueltos que se enrollan en forma ovalada a lo largo de la barra de la galaxia. NGC 1433 es una galaxia Seyfert, que suele estar relativamente cerca de la Tierra y tiene un agujero negro supermasivo en el centro que come material a gran velocidad. El brillo y la falta de polvo en la imagen MIRI de NGC 1433 podrían indicar una colisión reciente con otra galaxia. NGC 1433 se encuentra a más de 46 millones de años de la Tierra en la constelación de Horologium. 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) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en asociación con la Universidad de Arizona. Créditos CIENCIA: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab) PROCESAMIENTO DE IMAGEN: Alyssa Pagan (STScI)

El estudio más grande de galaxias cercanas en el primer año de operaciones científicas de Webb lo está llevando a cabo la colaboración Physics at High Angular Resolution in Near Galaxies (PHANGS), en la que participan más de 100 investigadores de todo el mundo. Las observaciones de Webb están dirigidas por Janice Lee, científica jefe del Observatorio Gemini en el NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias y astrónoma afiliada de la Universidad de Arizona en Tucson.

El equipo está estudiando una muestra diversa de 19 galaxias espirales, y en los primeros meses de operaciones científicas de Webb, se han realizado observaciones de cinco de esos objetivos: M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 y NGC 1433. Los resultados ya están asombrando a los astrónomos.

“La claridad con la que estamos viendo la fina estructura ciertamente nos tomó por sorpresa”, dijo el miembro del equipo David Thilker de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland.

“Estamos viendo directamente cómo la energía de la formación de estrellas jóvenes afecta el gas que las rodea, y es simplemente notable”, dijo Erik Rosolowsky, miembro del equipo de la Universidad de Alberta, Canadá.

Las imágenes del Instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI) revelan la presencia de una red de características altamente estructuradas dentro de estas galaxias: cavidades brillantes de polvo y enormes burbujas cavernosas de gas que recubren los brazos espirales. En algunas regiones de las galaxias cercanas observadas, esta red de características parece construida a partir de capas y burbujas individuales y superpuestas donde las estrellas jóvenes están liberando energía.

“Las áreas que están completamente oscuras en las imágenes del Hubble se iluminan con exquisito detalle en estas nuevas imágenes infrarrojas, lo que nos permite estudiar cómo el polvo en el medio interestelar ha absorbido la luz de las estrellas en formación y la ha emitido de nuevo en el infrarrojo, iluminando un complejo complejo. red de gas y polvo”, dijo el miembro del equipo Karin Sandstrom de la Universidad de California, San Diego.

Las imágenes de alta resolución necesarias para estudiar estas estructuras han evadido a los astrónomos durante mucho tiempo, hasta que Webb entró en escena.

Los científicos están viendo por primera vez con la poderosa resolución del Telescopio Espacial James Webb de la NASA cómo la formación de estrellas jóvenes influye en la evolución de las galaxias cercanas. NGC 1365, observada aquí por el Instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI), es una de un total de 19 galaxias objeto de estudio por parte de la colaboración Física en alta resolución angular en galaxias cercanas (PHANGS). En las observaciones MIRI de NGC 1365, grupos de polvo y gas en el medio interestelar han absorbido la luz de las estrellas en formación y la han emitido de nuevo en el infrarrojo, iluminando una intrincada red de burbujas cavernosas y capas filamentarias creadas por estrellas jóvenes que liberan energía. en los brazos espirales de la galaxia. La exquisita resolución de Webb también capta varios cúmulos de estrellas extremadamente brillantes no muy lejos del núcleo y cúmulos recientemente observados y recientemente formados a lo largo de los bordes exteriores de la barra que conecta con los brazos espirales, solo visibles con Webb debido al espeso polvo en esta región. . Además, las imágenes de Webb brindan información sobre cómo varían las órbitas de las estrellas y el gas según el lugar donde se forman, y cómo esto da como resultado la población de cúmulos más antiguos fuera del anillo interior de formación estelar. NGC 1365 es una galaxia espiral de doble barra que se encuentra a unos 56 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Fornax. Es una de las galaxias más grandes actualmente conocidas por los astrónomos, que abarca el doble de la longitud de la Vía Láctea. 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) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en asociación con la Universidad de Arizona. Créditos CIENCIA: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab) PROCESAMIENTO DE IMAGEN: Alyssa Pagan (STScI)

“El equipo de PHANGS ha pasado años observando estas galaxias en longitudes de onda ópticas, de radio y ultraviolentas usando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array y el Explorador Espectroscópico de Unidades Múltiples del Very Large Telescope”, agregó Adam Leroy, miembro del equipo del Universidad del Estado de Ohio. “Pero, las primeras etapas del ciclo de vida de una estrella han permanecido fuera de la vista porque el proceso está envuelto en nubes de gas y polvo”.

Las poderosas capacidades de infrarrojos de Webb pueden atravesar el polvo para conectar las piezas del rompecabezas que faltan.

Por ejemplo, las longitudes de onda específicas observables por MIRI (7,7 y 11,3 micras) y la cámara de infrarrojo cercano de Webb (3,3 micras) son sensibles a la emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos, que desempeñan un papel fundamental en la formación de estrellas y planetas. Estas moléculas fueron detectadas por Webb en las primeras observaciones del programa PHANGS.

Estudiar estas interacciones en la escala más fina puede ayudar a proporcionar información sobre el panorama general de cómo han evolucionado las galaxias a lo largo del tiempo.

“Debido a que estas observaciones se toman como parte de lo que se llama un programa de tesorería, están disponibles para el público a medida que se observan y reciben en la Tierra”, dijo Eva Schinnerer del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, y líder del Colaboración de PHANGS.

El equipo de PHANGS trabajará para crear y publicar conjuntos de datos que alineen los datos de Webb con cada uno de los conjuntos de datos complementarios obtenidos previamente de los otros observatorios, para ayudar a acelerar el descubrimiento por parte de la comunidad astronómica en general.

Los científicos están viendo por primera vez con la poderosa resolución del Telescopio Espacial James Webb de la NASA cómo la formación de estrellas jóvenes influye en la evolución de las galaxias cercanas. Los brazos espirales de NGC 7496, una de un total de 19 galaxias estudiadas por la colaboración de Física en alta resolución angular en galaxias cercanas (PHANGS), están llenos de burbujas cavernosas y caparazones superpuestos entre sí en esta imagen del infrarrojo medio de Webb. Instrumento (MIRI). Estos filamentos y cavidades huecas son evidencia de que las estrellas jóvenes liberan energía y, en algunos casos, expulsan el gas y el polvo del medio interestelar que las rodea. Hasta que apareció la alta resolución de Webb en longitudes de onda infrarrojas, las estrellas en el punto más temprano del ciclo de vida en galaxias cercanas como NGC 7496 permanecieron oscurecidas por el gas y el polvo. La cobertura de longitud de onda específica de Webb permite la detección de moléculas orgánicas complejas llamadas hidrocarburos aromáticos policíclicos, que desempeñan un papel fundamental en la formación de estrellas y planetas. En la imagen MIRI de Webb, estos se encuentran principalmente dentro de los principales carriles de polvo en los brazos espirales. En su análisis de los nuevos datos de Webb, los científicos pudieron identificar casi 60 nuevos cúmulos candidatos incrustados en NGC 7496. Estos cúmulos recién identificados podrían estar entre las estrellas más jóvenes de toda la galaxia. En el centro de NGC 7496, una galaxia espiral barrada, hay un núcleo galáctico activo (AGN). AGN es otra forma de referirse a un agujero negro supermasivo activo que emite chorros y vientos. Esto brilla bastante intensamente en el centro de la imagen de Webb. Además, la sensibilidad extrema de Webb también capta varias galaxias de fondo, que aparecen verdes o rojas en algunos casos. NGC 7496 se encuentra a más de 24 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Grus. 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) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en asociación con la Universidad de Arizona. Créditos CIENCIA: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab) PROCESAMIENTO DE IMÁGENES: Joseph DePasquale (STScI)

“Gracias a la resolución del telescopio, por primera vez podemos realizar un censo completo de formación de estrellas y hacer inventarios de las estructuras de burbujas intermedias interestelares en galaxias cercanas más allá del Grupo Local”, dijo Lee. "Ese censo nos ayudará a comprender cómo la formación de estrellas y su retroalimentación se imprimen en el medio interestelar, luego dan lugar a la próxima generación de estrellas, o cómo impide que se forme la próxima generación de estrellas".

La investigación del equipo de PHANGS se lleva a cabo como parte del programa General Observer 2107. Los hallazgos iniciales del equipo, compuestos por 21 estudios individuales, se publicaron recientemente en una edición especial de The Astrophysical Journal Letters.

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 y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).

Acerca de esta versión

Créditos

CONTACTO CON LOS MEDIOS

Hanna Braun

Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland

Cristina Pulliam

Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland

CIENCIA: Janice Lee (NOIRLab), Eva Schinnerer

Publicado en Webb el 16 de febrero del 2023, enlace publicación.