Captura todo lo que brilla en las galaxias

Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

Un equipo de investigación internacional estudiará estrellas, cúmulos de estrellas y polvo dentro de 19 galaxias cercanas.

Para comprender las galaxias, debes comprender cómo se forman las estrellas. Más de 100 investigadores de todo el mundo han colaborado para compilar observaciones de galaxias espirales cercanas tomadas con los telescopios de radio, visible y ultravioleta más poderosos del mundo, y pronto agregarán un conjunto completo de imágenes infrarrojas de alta resolución de NASA‘s Telescopio espacial James Webb. Con este innovador conjunto de datos, los astrónomos podrán estudiar las estrellas a medida que comienzan a formarse dentro de nubes de gas oscuras y polvorientas, desenredarlas a medida que esas estrellas incipientes explotan lejos de este gas y polvo, e identificar estrellas más maduras que están arrojando. capas de gas y polvo, todo eso, por primera vez en una variedad de galaxias espirales.

Esta imagen de la galaxia espiral NGC 3351 combina observaciones de varios observatorios para revelar detalles sobre sus estrellas y gases. Las observaciones de radio del Atacama Large Millimeter/Submatrix Array (ALMA) muestran un gas molecular denso en color púrpura. El instrumento Multi-Unit Spectral Explorer (MUSE) del Very Large Telescope se destaca cuando las estrellas jóvenes y masivas iluminan su entorno, brillando en rojo. Las imágenes del telescopio espacial Hubble resaltan las líneas de polvo en blanco y las estrellas recién formadas en azul. Las imágenes infrarrojas de alta resolución del Telescopio Espacial Webb ayudarán a los investigadores a determinar dónde se forman las estrellas detrás del polvo y estudiar las primeras etapas de formación de estrellas en esta galaxia. Crédito: Ciencia: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; Procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI)

Las espirales son algunas de las formas más cautivadoras del universo. Aparecen en intrincadas conchas marinas, telarañas cuidadosamente construidas e incluso en los rizos de las olas del océano. Las espirales en escalas cósmicas, como se ven en las galaxias, son aún más impresionantes, no solo por su belleza, sino también por la gran cantidad de información que contienen. ¿Cómo se forman las estrellas y los cúmulos de estrellas? Hasta hace poco, la respuesta completa estaba fuera de nuestro alcance, bloqueada por el gas y el polvo. Dentro de su primer año de operaciones, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ayudará a los investigadores a completar un mapeo más detallado del ciclo de vida estelar utilizando imágenes infrarrojas de alta resolución de 19 galaxias.

El telescopio también proporcionará algunas «piezas de rompecabezas» clave que han estado faltando hasta ahora. «JWST toca muchas fases diferentes del ciclo de vida estelar, todo con una precisión tremenda», dijo Janice Lee, científica jefe del Observatorio NOIRLab Gemini de la Fundación Nacional de Ciencias en Tucson, Arizona. «Webb revelará la formación de estrellas en sus primeras etapas, al igual que el gas colapsa para formar estrellas y el polvo circundante se calienta».

A Leigh se unieron David Thalker de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, Katherine Krickell de la Universidad de Heidelberg en Alemania y 40 miembros adicionales del programa de estudio de longitud de onda múltiple conocido como PHANGS (Física de alta resolución angular de galaxias cercanas). su misión? No solo para desentrañar los secretos de la formación estelar usando las imágenes infrarrojas de alta resolución de Webb, sino también para compartir conjuntos de datos con toda la comunidad astronómica para acelerar el descubrimiento.

Ritmos de formación estelar

PHANGS es nuevo, en parte, porque ha reunido a más de 100 expertos internacionales para estudiar la formación estelar de principio a fin. Apuntan a galaxias que se pueden ver de frente desde la Tierra y que están, en promedio, a 50 millones de años luz de distancia. La principal colaboración comenzó con imágenes de microondas de 90 galaxias del Gran Cúmulo Milimétrico/ Submilimétrico de Atacama (Alma) en Chile. Los astrónomos usan estos datos para producir mapas de gases moleculares para estudiar las materias primas para la formación de estrellas. Una vez en telescopio muy grandeespectrofotómetro de unidades múltiplesMeditación), también en Chile, en línea, y obtuvo datos conocidos como espectros para estudiar las últimas etapas de formación estelar de 19 galaxias, especialmente después de que los cúmulos estelares eliminaran el gas y el polvo cercanos. basado en el espacio telescopio espacial Hubble Proporcionó observaciones ópticas visibles y ultravioleta de 38 galaxias para agregar imágenes de alta resolución de estrellas individuales y cúmulos de estrellas.

Esta imagen de la galaxia espiral NGC 1300 combina múltiples observaciones para mapear cúmulos de estrellas y gases. La luz de radio observada por el Atacama Large Millimeter/Subscale Array (ALMA), representada en amarillo, destaca nubes de gas molecular frío que proporcionan la materia prima a partir de la cual se forman las estrellas. Los datos del instrumento Espectrógrafo de Unidades Múltiples (MUSE) del Very Large Telescope se representan en rojo y púrpura, capturando el efecto de estrellas jóvenes y masivas en el gas circundante. La luz visible y ultravioleta captada por el telescopio espacial Hubble resalta las líneas de polvo en dorado y las estrellas muy calientes en azul. Las imágenes infrarrojas de alta resolución del Telescopio Espacial Webb ayudarán a los investigadores a determinar dónde se forman las estrellas detrás del polvo y estudiar las primeras etapas de formación de estrellas en esta galaxia.
Créditos: Ciencia: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; Procesamiento de imágenes: Alyssa Pagan (STScI)

Los elementos que faltan, que Webb completará, se encuentran en gran parte en regiones de galaxias oscurecidas por el polvo, regiones donde las estrellas comienzan a formarse activamente. «Veremos claramente cúmulos de estrellas en los núcleos de estas densas nubes moleculares de las que antes solo teníamos evidencia indirecta», dijo Thalker. «Webb nos brinda una forma de mirar dentro de estas ‘fábricas de estrellas’ para ver cúmulos de estrellas recién ensamblados y medir sus propiedades antes de que evolucionaran».

Los nuevos datos también ayudarán al equipo a determinar las edades de los grupos de estrellas en una muestra diversa de galaxias, lo que ayudará a los investigadores a construir modelos estadísticos más precisos. «Siempre contextualizamos las escalas pequeñas en el panorama general de las galaxias», explicó Krickell. «Usando Webb, rastrearemos la secuencia evolutiva de las estrellas y los cúmulos de estrellas de cada galaxia».

Otra respuesta importante que están buscando tiene que ver con el polvo que rodea a las estrellas en el medio interestelar. Webb los ayudará a identificar regiones de gas y polvo asociadas con regiones específicas de formación estelar y qué regiones interestelares flotan libremente. “No era posible antes, fuera de las galaxias más cercanas”, agregó Thelker.

El equipo también está trabajando para comprender el momento del ciclo de formación estelar. «Las líneas de tiempo son muy importantes en astronomía y física», me dijo. «¿Cuánto tiempo toma cada etapa de formación de estrellas? ¿Cómo podrían diferir estas escalas de tiempo en diferentes entornos galácticos? Queremos medir el tiempo que estas estrellas se liberan de sus nubes de gas para comprender cómo se interrumpe la formación de estrellas».

conocimiento para todos

Estas notas de Webb se tomarán como parte del programa del Tesoro, lo que significa que no solo estarán disponibles de inmediato para el público, sino que también tendrán un valor científico amplio y duradero. El equipo creará y lanzará conjuntos de datos que alineen los datos de Webb con cada uno de los conjuntos de datos complementarios de ALMA, MUSE y Hubble, lo que permitirá a los futuros investigadores profundizar en cada galaxia y sus cúmulos de estrellas con facilidad, cambiando entre diferentes longitudes de onda, encendiéndolas y apagándolas, y acercándolas. en píxeles fotos individuales. Proporcionarán inventarios de las diferentes fases del ciclo de formación estelar, incluidas las regiones de formación estelar, las estrellas jóvenes, los cúmulos estelares y las características del polvo local.

Esta investigación se llevará a cabo como parte de los programas de Observador General (GO) de Webb, que se seleccionan de manera competitiva mediante un sistema anónimo de doble revisión, el mismo sistema que se usa para asignar el tiempo en el Telescopio Espacial Hubble.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá los misterios de 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 liderado por la NASA con sus socios ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.