Impresionante imagen del telescopio espacial James Webb conduce a una carrera científica
La espectacular imagen del telescopio espacial James Webb del universo infrarrojo profundo ha revelado 42 nuevas imágenes de galaxias con lentes y reveló con una profundidad sin precedentes la forma de la lente, que eventualmente puede ayudarnos a ver las primeras galaxias.
la revelación de Telescopio espacial James Webb imagen de campo profundo, por el presidente estadounidense Joe Biden en un especial evento de la casa blanca celebrada el 11 de julio, fue un secreto muy bien guardado. Los equipos de astrónomos se apresuraron a ser los primeros en analizarlo, y se publicaron tres nuevos artículos en el servidor de preimpresión de la comunidad una semana después de la publicación de la imagen.
«¡Nos hicieron a un lado, para ser honestos!» Brenda Frye, astrónoma del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y coautora de uno de los artículos, le dijo a Space.com. «Por lo general, tenemos un año o dos de aviso, pero nadie ha visto [this release] llegando a esta hora».
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O galaxia el cúmulo SMACS J0723.3-7327, conocido como SMACS J0723, se encuentra entre un conjunto de cúmulos de galaxias que Webb está fotografiando para varios estudios de lentes gravitacionales. Además, dijo Frye, no había nada sobresaliente en el SMACS J0723, hasta ahora.
«Fue muy bien elegido [to be one of the first images] porque era un objetivo relativamente desconocido», dijo.
lentes gravitacionales es un fenómeno en el que la gravedad de un objeto muy masivo distorsiona el espacio de una manera análoga a una lente óptica, lo que hace que la luz de todo lo que está detrás de la lente se distorsione y aumente su brillo. Los cúmulos de galaxias son lentes particularmente eficientes porque contienen una gran cantidad de masa (en el caso de SMACS J0723, aproximadamente 100 billones de veces la masa del sol) en un volumen relativamente compacto con un diámetro de aproximadamente 3 a 5 millones de años luz de diámetro. . .
Investigaciones previas de telescopio espacial Hubble y el jubilado Observatorio espacial Herschel encontró un puñado de imágenes con lentes de galaxias de fondo en sus observaciones SMACS J0723. Pero Webb lleva la caza a un nivel completamente nuevo.
El equipo de Frye, dirigido por el estudiante graduado Massimo Pascale de la Universidad de California, Berkeley, descubrió 42 nuevas imágenes con lentes en el fondo de la nueva imagen de campo profundo. Las lentes gravitacionales pueden crear múltiples imágenes de la misma galaxia, por lo que estas 42 imágenes representan 19 galaxias individuales. Otro equipo, dirigido por Gabriel Caminha del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, contó 27 nuevas imágenes con lentes.
Sea cual sea el recuento final, estas imágenes con lentes permiten a los científicos ajustar un mapa de cómo la materia, tanto visible como Sucio — se distribuye en el grupo SMACS J0723 y, a su vez, modela la forma de la lente. Uno de los nuevos artículos, de un equipo dirigido por Guillaume Mahler de la Universidad de Durham, concluyó que la mayor parte de la masa está centrada en la galaxia más brillante y masiva del cúmulo.
“Nuestros modelos no solo describen la masa, sino que también podemos usarlos para describir la ampliación de estas imágenes con lentes”, dijo Pascale a Space.com.
La galaxia más distante actual confirmada es un objeto distante conocido como GN-z11que tiene un corrimiento al rojo de 11.09, lo que significa que lo vemos como existió hace 13.400 millones de años, solo 400 millones de años después de la Big Bang. («Desplazamiento al rojo» se refiere al estiramiento de la longitud de onda de la luz que se produce cuando el universo se expande entre un objeto distante y el observador. Cuanto mayor sea el factor de desplazamiento al rojo, más distante será la fuente de luz).
Un candidato aún más lejano es HD1, descubierto con un corrimiento al rojo de 13, nos parece como lo hizo solo 300 millones de años después del Big Bang. Incluso más recientemente, primeros resultados webb identificó otra galaxia candidata en el corrimiento al rojo 13, llamada GLASS-z11. Sin embargo, los astrónomos aún tienen que confirmar los desplazamientos al rojo de HD1 o GLASS-z11.
Se espera que Webb aplaste estos dos récords de desplazamiento al rojo, aunque queda por determinar si alguna de las galaxias con lentes vistas en SMACS J0723 está más lejos que Gn-z11 o HD1. Pascale y Frye están interesados en mapear un fenómeno llamado «curva crítica» porque es a lo largo de estas curvas que las lentes gravitacionales aplican el mayor poder de aumento y donde los astrónomos tienen la mejor oportunidad de ver el primeras galaxias.
«El aumento típico en un grupo de lentes es de un factor de 10, y eso no es suficiente para ver las primeras galaxias», dijo Frye. «Pero si miras de cerca la curva crítica, ahí es donde las cosas se magnifican cientos o incluso miles de veces».
Piense en una curva crítica como si fueran líneas de contorno en un mapa topográfico de la superficie del Tierra. Cuanto más se agrupen estas curvas de nivel, mayor será la altura de cualquier punto específico de la superficie. Del mismo modo, una curva crítica es donde las líneas de contorno del potencial gravitatorio se agrupan, y cuanto más se agrupan, más fuerte es ese potencial y el aumento que lo acompaña. La ubicación y la forma de las imágenes de la lente pueden dar una indicación de dónde se encuentra la curva crítica.
«En última instancia, lo que queremos hacer es mirar a lo largo de la curva crítica, donde el aumento es mayor, y ahí es donde encontraremos las galaxias con el desplazamiento al rojo más alto», dijo Frye.
De ahí que el trío inicial de nuevos artículos sobre el campo profundo de Webb se centre en modelar la cantidad y distribución de materia en el grupo de primer plano y, en consecuencia, la forma de la lente y la ubicación de la curva crítica.
Sin embargo, el modelado también puede informarnos sobre la propia historia del cúmulo de galaxias.
«Descubrimos que la distribución masiva es un poco más larga de lo esperado», dijo Pascale. «Tal vez eso dice algo acerca de la historia de fusión de clústeresy podemos extrapolar a partir de eso y aprender algo sobre la formación de grupos como un todo, que tiene lugar en un entorno muy caótico donde gravedad de todas estas galaxias se tiran unas de otras».
El próximo paso inmediato para el equipo de Pascale y Frye, y los autores de los otros dos artículos, es pasar por el proceso de revisión por pares para ver estos resultados publicados en revistas científicas. Además, los datos de NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) de Webb están a la espera de ser analizados y deberían ayudar a los científicos a determinar los corrimientos al rojo espectroscópicos de las galaxias con lentes y ver qué tan lejos están. (La imagen de campo profundo fue capturada por NIRCam, la cámara de infrarrojo cercano).
«Antes de que Webb lo fotografiara, SMACS J0723 no era la estrella del espectáculo», dijo Pascale. «Ahora, de repente, hay artículo tras artículo, que realmente muestra cuán poderoso es Webb, para revelar cosas que no podíamos ver antes».
Se puede encontrar una preimpresión del artículo de Pascale y Frye aquí. Los otros dos artículos están disponibles. aquí y aquí.
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