Webb de la NASA da un paso más en su búsqueda de galaxias distantes

Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado datos del Telescopio Espacial James Webb de la NASA para informar sobre el descubrimiento de las primeras galaxias confirmadas hasta la fecha. La luz de estas galaxias tardó más de 13.400 millones de años en llegar hasta nosotros, porque estas galaxias datan de menos de 400 millones de años después del big bang, cuando el universo tenía solo el 2% de su edad actual.

Los datos anteriores de Webb habían proporcionado candidatos para tales galaxias nacientes. Estos objetivos han sido ahora confirmados al obtener observaciones espectroscópicasrevelando patrones característicos y distintivos en las huellas dactilares de la luz de estas galaxias increíblemente débiles.

“Era crucial demostrar que estas galaxias habitaban el universo primitivo. Es muy posible que las galaxias más cercanas se hagan pasar por galaxias muy distantes”, dijo la astrónoma y coautora Emma Curtis-Lake de la Universidad de Hertfordshire en los Estados Unidos. Reino. “Ver el espectro revelado como esperábamos, confirmando que estas galaxias están en el borde de nuestro campo de visión, ¡algunas más lejos de lo que Hubble podía ver! Este es un logro extremadamente emocionante para la misión”.

Las observaciones son el resultado de una colaboración de científicos que lideraron el desarrollo de dos de los instrumentos a bordo de Webb, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec).

El estudio de las galaxias más débiles y antiguas fue la principal motivación detrás de los conceptos de estos instrumentos. En 2015, los equipos de instrumentos se unieron para proponer el JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), un ambicioso programa que se ha asignado poco más de un mes del tiempo del telescopio que abarca dos años, y está diseñado para proporcionar una vista del universo primitivo. . sin precedentes en profundidad y detalle.

JADES es un cooperación internacional de más de ochenta astrónomos de diez países. “Estos resultados son la culminación de por qué los equipos de NIRCam y NIRSpec se han asociado para ejecutar este programa de observación”, compartió la coautora Marcia Rieke, investigadora principal de NIRCam, Universidad de Arizona, en Tucson.

La primera ronda de observaciones de JADES se centró en el área dentro y alrededor del campo ultraprofundo del telescopio espacial Hubble. Durante más de 20 años, esta pequeña porción de cielo ha sido el objetivo de casi todos los telescopios importantes, creando un conjunto de datos excepcionalmente sensible que abarca todo el espectro electromagnético. Ahora Webb agrega su vista única, brindando las imágenes más bajas y nítidas jamás vistas.

El programa JADES comenzó con NIRCam, utilizando más de 10 días de tiempo de misión para observar el campo en nueve colores infrarrojos diferentes y producir imágenes exquisitas del cielo. La región es 15 veces más grande que las imágenes infrarrojas más profundas producidas por el Telescopio Espacial Hubble, pero es aún más profunda y nítida en esas longitudes de onda. La imagen es solo del tamaño que aparece un ser humano cuando se ve desde una milla de distancia. Sin embargo, está repleto de casi 100.000 galaxias, cada una capturada en algún momento de su historia, hace miles de millones de años.

“Por primera vez, descubrimos galaxias solo 350 millones de años después de la Big Bangy podemos estar absolutamente seguros de sus fantásticas distancias”, compartió el coautor Brant Robertson de la Universidad de California, Santa Cruz, miembro del equipo científico de NIRCam. vivir.”

Según estas imágenes, las galaxias de universo primitivo se distinguen por un aspecto revelador de sus colores de múltiples longitudes de onda. La longitud de onda de la luz se estira a medida que el universo se expande, y la luz de estas galaxias más jóvenes se ha estirado hasta en un factor de 14.

Los astrónomos buscan galaxias tenues visibles en el infrarrojo pero cuya luz se corta abruptamente en una longitud de onda crítica. La ubicación del corte en el espectro de cada galaxia se desplaza por la expansión del universo. El equipo de JADES examinó las imágenes de Webb en busca de estos candidatos distintivos.

Luego usaron el instrumento NIRSpec durante un solo período de observación que abarcó tres días, con un total de 28 horas de recopilación de datos. El equipo recolectó luz de 250 galaxias débiles, lo que permitió a los astrónomos estudiar los patrones impresos en el espectro por los átomos de cada galaxia. Esto dio una medida precisa del corrimiento al rojo de cada galaxia y reveló las propiedades del gas y las estrellas en esas galaxias.

“Estos son, con mucho, los espectros infrarrojos más débiles jamás registrados”, dijo el astrónomo y coautor Stefano Carniani de la Scuola Normale Superiore en Italia. “Revelan lo que esperábamos ver: una medición precisa de la longitud de onda de corte de la luz debido a la dispersión intergaláctica del hidrógeno”.

Cuatro de las galaxias estudiadas son particularmente especiales, ya que se descubrió que se encontraban en un momento sin precedentes. Los resultados proporcionaron una confirmación espectroscópica de que estas cuatro galaxias se encuentran en corrimientos al rojo superiores a 10, con dos en un corrimiento al rojo de 13. Esto corresponde a una época en que el universo tenía alrededor de 330 millones de años, estableciendo una nueva frontera en la búsqueda de galaxias distantes. . Estas galaxias son extremadamente débiles debido a la gran distancia que las separa de nosotros. Los astrónomos ahora pueden explorar sus propiedades, gracias a la exquisita sensibilidad de Webb.

El astrónomo y coautor Sandro Tacchella de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido explicó: “Es difícil entender las galaxias sin comprender los períodos iniciales de su desarrollo. Al igual que con los humanos, gran parte de lo que sucede a continuación depende del impacto de esas primeras generaciones de estrellas. tantas preguntas sobre galaxias Esperamos la oportunidad transformadora de Webb y estamos encantados de poder participar en la narración de esta historia”.

JADES continuará en 2023 con un estudio detallado de otra área, esta centrada en el icónico campo profundo del Hubble, y luego regresará al campo ultraprofundo para otra ronda de imágenes profundas y espectroscopia. Muchos otros candidatos en el campo esperan investigación espectroscópica, con cientos de horas adicionales ya aprobadas.