sobre mí 25 de diciembre de 2021Después de muchos años de espera, Telescopio espacial James Webb (JWST) finalmente al espacio. En el siguiente período de seis meses, se lanzó este observatorio de próxima generación. protector solarpublicado primario Y el espejos secundariosalineación rebanadas de espejoy voló a su ubicación actual en Punto de Lagrange 2 (L2) del Sol de la Tierra. El 12 de julio de 2022, un primeras fotos Fue lanzado y presentó las escenas más detalladas del universo. Poco después, la NASA publicó una imagen de la galaxia mas lejana en absoluto (que existió sólo 300 millones de años después del Big Bang).
de acuerdo a nuevo estudio Por un equipo internacional de científicos, JWST permitirá a los astrónomos obtener mediciones de masa precisas de las primeras galaxias. Uso de datos de James Web Cámara infrarroja cercana (NIRCam), que fue puesto a disposición por GLASS-JWST-Early Release Science (GLASS-ERT) El equipo obtuvo estimaciones de masa de algunas galaxias distantes que eran varias veces más precisas que las mediciones anteriores. Sus hallazgos ilustran cómo Webb revolucionará nuestra comprensión de cómo crecen y evolucionan las galaxias más antiguas del universo.
Equipo de investigación (dirigido por Paola Santini del observatorio astronomico de roma) incluía a miembros de Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) en Italia, y ASTRO 3D Cooperación (Australia), y El Instituto Nacional de Investigación Astronómica de Tailandia (ARIT), y Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología (KIPAC), y centro del amanecer cósmico (amanecer), y Instituto Niels BorgY el Institución Carnegie para la CienciaLos Centro de procesamiento y análisis de infrarrojos En Caltech, universidades e institutos de Estados Unidos, Europa, Australia y Asia.
Tal y como señalan en su estudio, la masa estelar es una de las propiedades físicas más importantes (si no tanto) los Most) para comprender la formación y evolución de las galaxias. Mide la cantidad total de estrellas en la galaxia, que se agregan constantemente al convertir el gas y el polvo en nuevas estrellas. Por lo tanto, es el medio más directo para seguir el crecimiento de las galaxias. Al comparar las observaciones de las galaxias más antiguas del universo (aquellas que están a más de 13 mil millones de años luz de distancia), los astrónomos pueden estudiar cómo evolucionaron las galaxias.
Desafortunadamente, obtener medidas precisas de estas primeras galaxias ha sido un problema constante para los astrónomos. Los astrónomos suelen realizar mediciones M/L, en las que la luz de una galaxia se utiliza para estimar la masa total de las estrellas en su interior, en lugar de calcular las masas estelares de una fuente tras otra. Base. Hasta el momento, los estudios han sido realizados por Hubble Desde las galaxias más lejanas – como GN-z11que se formó hace unos 13.500 millones de años, estaba restringida al espectro ultravioleta (UV).
Esto se debe a que la luz de estas antiguas galaxias experimenta un importante desplazamiento hacia el rojo cuando llega a nosotros. Esto significa que a medida que la luz viaja a través del espacio-tiempo, su longitud de onda se alarga debido a la expansión del universo, desplazándola efectivamente hacia el extremo rojo del espectro. Para las galaxias con un corrimiento al rojo (z) de siete o más, a una distancia de 13,46 años luz o más, gran parte de la luz se desplazará hasta el punto en que solo es visible en la parte infrarroja del espectro. Como explicó Santini a Universe Today por correo electrónico:
“La mayor parte de las estrellas en las galaxias, aquellas que contribuyen principalmente a su masa estelar, emiten en longitudes de onda infrarrojas (NIR)… [B]El tiempo que tarda la luz en viajar desde una galaxia lejana hasta nuestros telescopios, la luz emitida por sus estrellas ya no está presente en el sistema óptico. Por ejemplo, para la galaxia z = 7, la luz emitida originalmente a 0,6 micras llega a nuestro telescopio con una longitud de onda de 4,8 micras. Cuanto mayor es el corrimiento al rojo (es decir, cuanto más lejos está la galaxia), más fuerte es este efecto”.
«Esto significa que necesitamos detectores de infrarrojos para medir las masas estelares de las galaxias (la luz emitida por la mayor parte de sus estrellas está fuera de nuestro alcance) telescopio espacial Hubble). El único telescopio infrarrojo que teníamos antes de la llegada del telescopio JWST era el Telescopio Espacial Spitzer, que fue rechazado hace unos años. Sin embargo, su espejo de 85 cm no es comparable con el espejo de 6,5 m de JWST. La mayoría de las galaxias distantes también estaban fuera del alcance de Spitzer: debido a su limitada sensibilidad y resolución angular, no fueron detectadas (o afectadas por altos niveles de ruido) en sus imágenes.
Además, estudios previos probablemente habrían pasado por alto una porción significativa de las galaxias que son intrínsecamente rojas, ricas en polvo (que bloquea la luz) y débiles en el espectro ultravioleta. Por lo tanto, las estimaciones previas de la densidad de masa estelar de las estrellas cósmicas en el universo primitivo podrían exceder seis veces. Pero gracias a su sofisticado conjunto de instrumentos infrarrojos y su sensibilidad incomparable, JWST está preparado para abrir una «nueva ventana» (como dijo Santini) para estudiar las galaxias más antiguas y más débiles del universo. Según lo expresado por Santini, Webb permitirá las primeras mediciones precisas de las masas de las galaxias a las distancias más lejanas:
“Debido a todas estas limitaciones en la medición de la masa estelar, una técnica comúnmente utilizada antes del lanzamiento de JWST era transformar la luz ultravioleta (que se puede medir fácilmente mediante HST) al estimar la masa estelar asumiendo una relación promedio de masa a UV. La relación entre masa y luz fue calibrada por las pocas e inciertas medidas que teníamos, y era representativa solo de aquellas galaxias más fácilmente observables (galaxias jóvenes, libres de polvo). Por lo tanto, las mediciones de la masa estelar estaban sujetas a incertidumbres significativas (tanto cuando se midieron directamente como aún más cuando se infirieron a partir de la luz ultravioleta). «
Para su estudio, Santini y su equipo internacional de investigadores se basaron en imágenes tomadas por NIRCam del 28 al 29 de junio de 2022, como parte del primer conjunto de sus observaciones. Luego midieron las masas estelares de 21 galaxias distantes (que oscilaron en desplazamiento al rojo de 6,7 a 12,3) comprobando la emisión de luz óptica ultravioleta y de desplazamiento al rojo. Como señaló Santini, esto les permitió evitar las grandes extrapolaciones e incertidumbres de estudios anteriores y aumentar la precisión de las mediciones de masa en un factor de 5 a 10.
«Al comparar las masas estelares con la luz ultravioleta (medida por las bandas NIRCam más azules), encontramos que la relación M/L está lejos de ser una aproximación con un valor promedio», dijo. «En cambio, se extiende a casi dos órdenes de magnitud en relación con una luminosidad dada. Desde un punto de vista físico, este resultado indica que los primeros cúmulos de galaxias eran muy heterogéneos, con galaxias que exhibían una variedad de condiciones físicas».
Estos hallazgos son parte de un cuerpo creciente de estudios científicos que surgen de las primeras observaciones de James Webb y que muestran cuán central es la misión. En este caso, ser capaz de proporcionar estimaciones más restringidas de la masa estelar en las galaxias sería de gran ayuda para los astrónomos involucrados en el estudio del universo en escalas cada vez mayores (también conocidas como cosmología). Santini dijo:
«El significado principal es que los hallazgos previos sobre el proceso de crecimiento de masa en las galaxias pueden verse afectados por importantes sistemas regulares. En nuestro trabajo evaluamos, por ejemplo, el nivel de incertidumbre regular que afecta la densidad de masa estelar cósmica. Este último describe el global El crecimiento de las galaxias en el universo en función del tiempo, evaluado en las edades tempranas, está sujeto a variaciones considerables de un trabajo a otro. factor pequeño, y ciertamente muy grande en comparación con el nivel de precisión que pretendemos alcanzar, y puede explicar, al menos en parte, el desajuste de los resultados de la literatura».
Hasta ahora, Webb ha demostrado sus capacidades ópticas tomando las imágenes más claras y detalladas del universo, que ya están dando lugar a nuevos descubrimientos. Sus espectrómetros han obtenido espectros de un exoplaneta distante, mostrando cómo ayudarán a caracterizar las atmósferas de los exoplanetas y determinar si son realmente «habitables». Este último estudio muestra que también desempeñará un papel vital en la definición de las propiedades de las primeras galaxias del universo, cómo han evolucionado desde entonces y el posible papel de la materia oscura y la energía oscura.
Lectura profunda: arXiv
«Solucionador de problemas. Gurú de los zombis. Entusiasta de Internet. Defensor de los viajes sin disculpas. Organizador. Lector. Aficionado al alcohol».