El telescopio Webb de la NASA revela una galaxia distorsionada que forma un signo de interrogación cósmico

Han pasado 7.000 millones de años y el apogeo de la formación de estrellas en el universo está empezando a disminuir. ¿Qué aspecto podría haber tenido nuestra galaxia, la Vía Láctea, en aquella época? Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA han encontrado pistas en forma de un signo de interrogación cósmico, resultado de una rara alineación a lo largo de años luz de espacio.

El cúmulo de galaxias MACS-J0417.5-1154 es tan masivo que está deformando el tejido del espacio-tiempo y distorsionando la apariencia de las galaxias detrás de él, un efecto conocido como lente gravitacional. Este fenómeno natural magnifica las galaxias distantes y también puede hacer que aparezcan en una imagen varias veces , como vio aquí el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Dos galaxias distantes que interactúan (una espiral de frente y una galaxia roja polvorienta vista de lado) aparecen varias veces, trazando una forma familiar en el cielo. La formación estelar activa y la forma espiral notablemente intacta de la galaxia de frente indican que la interacción de estas galaxias recién está comenzando. Vea una comparación de cómo el telescopio espacial Hubble y el Webb vieron cada uno esta misma región del espacio: ttps://webbtelescope.org/contents/media/images/2024/128/01J6CXQZWPPN3NHPJQYY4WZG1R  Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Vicente Estrada-Carpenter (Universidad de Saint Mary's)

"Sólo conocemos tres o cuatro casos de configuraciones de lentes gravitacionales similares en el universo observable, lo que hace que este hallazgo sea emocionante, ya que demuestra el poder de Webb y sugiere que tal vez ahora encontremos más de estas", dijo el astrónomo Guillaume Desprez de la Universidad Saint Mary's en Halifax, Nueva Escocia, miembro del equipo que presentó los resultados de Webb. 

Si bien esta región ya se había observado anteriormente con el telescopio espacial Hubble de la NASA, la galaxia roja y polvorienta que forma la intrigante figura de signo de interrogación solo se pudo ver con el telescopio Webb. Esto se debe a que las longitudes de onda de la luz que detecta el Hubble quedan atrapadas en el polvo cósmico, mientras que las longitudes de onda más largas de la luz infrarroja pueden atravesarla y ser detectadas por los instrumentos del telescopio Webb.

Los astrónomos utilizaron ambos telescopios para observar el cúmulo de galaxias MACS-J0417.5-1154, que actúa como una lupa porque el cúmulo es tan masivo que deforma el tejido del espacio-tiempo. Esto permite a los astrónomos ver con mayor detalle galaxias mucho más distantes detrás del cúmulo. Sin embargo, los mismos efectos gravitacionales que magnifican las galaxias también causan distorsión, lo que da como resultado galaxias que aparecen dispersas en el cielo en arcos e incluso aparecen varias veces. Estas ilusiones ópticas en el espacio se denominan "lente gravitacional". 

La galaxia roja revelada por el Webb, junto con una galaxia espiral con la que interactúa y que fue detectada previamente por el Hubble, se están magnificando y distorsionando de una manera inusual, lo que requiere una alineación particular y poco común entre las galaxias distantes, la lente y el observador, algo que los astrónomos llaman lente gravitacional umbilical hiperbólica. Esto explica las cinco imágenes del par de galaxias que se ven en la imagen del Webb, cuatro de las cuales trazan la parte superior del signo de interrogación. El punto del signo de interrogación es una galaxia no relacionada que está en el lugar y el espacio-tiempo correctos, desde nuestra perspectiva.

Un signo de interrogación cósmico aparece en medio de una potente lente gravitatoria en la imagen de campo amplio del cúmulo de galaxias MACS-J0417.5-1154 tomada por el telescopio espacial James Webb. La lente gravitatoria se produce cuando algo es tan masivo, como este cúmulo de galaxias, que deforma el tejido del espacio-tiempo, creando un efecto de espejo de feria natural que también magnifica las galaxias que se encuentran detrás de él. El tipo de efecto de lente raramente visto capturado aquí, que los astrónomos llaman umbilical hiperbólico, creó cinco imágenes repetidas de un par de galaxias. El miembro rojo y alargado de este par traza la forma familiar de un signo de interrogación en el cielo debido a la distorsión, y otra galaxia no relacionada se encuentra en el espacio-tiempo justo para aparecer como el punto del signo de interrogación, especialmente para los humanos que aman reconocer formas y patrones familiares. Vea más detalles de la galaxia del signo de interrogación aquí y vea las imágenes repetidas de las galaxias etiquetadas aquí. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Vicente Estrada-Carpenter (Universidad de Saint Mary's)

Además de producir un estudio de caso sobre la capacidad del instrumento NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) de Webb para detectar lugares de formación estelar en una galaxia a miles de millones de años luz de distancia, el equipo de investigación no pudo resistirse a destacar la forma del signo de interrogación. "Es simplemente genial. Imágenes asombrosas como esta son la razón por la que me interesé por la astronomía cuando era joven", dijo el astrónomo Marcin Sawicki de la Universidad de Saint Mary's, uno de los investigadores principales del equipo.  

“Saber cuándo, dónde y cómo se produce la formación de estrellas en las galaxias es crucial para entender cómo han evolucionado las galaxias a lo largo de la historia del universo”, dijo el astrónomo Vicente Estrada-Carpenter de la Universidad de Saint Mary's, quien utilizó los datos ultravioleta del Hubble y los infrarrojos del Webb para mostrar dónde se están formando nuevas estrellas en las galaxias. Los resultados muestran que la formación de estrellas está generalizada en ambos. Los datos espectrales también confirmaron que la nueva galaxia polvorienta se encuentra a la misma distancia que la galaxia espiral que está frente a nosotros y es probable que estén comenzando a interactuar. 

“Ambas galaxias del par Signo de Interrogación muestran una activa formación estelar en varias regiones compactas, probablemente como resultado de la colisión del gas de las dos galaxias”, dijo Estrada-Carpenter. “Sin embargo, la forma de ninguna de las galaxias parece demasiado alterada, por lo que probablemente estemos viendo el comienzo de su interacción entre sí”.

“Estas galaxias, vistas hace miles de millones de años, cuando la formación estelar estaba en su apogeo, tienen una masa similar a la que tendría la Vía Láctea en ese momento. El Webb nos permite estudiar cómo habría sido la adolescencia de nuestra propia galaxia”, afirmó Sawicki.

El telescopio espacial Hubble de la NASA también ha observado el cúmulo de galaxias MACS-J0417.5-1154, pero la galaxia roja y polvorienta que aparece varias veces con la forma de un signo de interrogación es mucho más prominente en la imagen del Webb. La luz infrarroja que detecta el Webb tiene más capacidad para atravesar el polvo cósmico de su galaxia de origen y llegar al telescopio. Los astrónomos utilizaron las observaciones ultravioleta del Hubble para ayudar a determinar dónde se está formando una estrella tanto en la galaxia roja como en su compañera cercana, una galaxia espiral que se ve de frente. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Vicente Estrada-Carpenter (Universidad de Saint Mary's). 

Las imágenes y espectros del Webb utilizados en esta investigación proceden del sondeo canadiense de cúmulos no sesgados NIRISS (CANUCS). El artículo de investigación se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observa más allá de los mundos distantes alrededor de otras estrellas y explora 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, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA ( Agencia Espacial Canadiense ).

Contacto con los medios

Leah Ramsay 

Instituto Científico del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland

Christine Pulliam

Instituto Científico del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland

Enlaces y documentos relacionados:

El artículo científico de V. Estrada-Carpenter et al.

Publicado en Webb el 4 de septiembre del 2024, enlace publicación.