El James Webb vuelve a asomarse al inicio del Universo
Un equipo
internacional de astrónomos ha utilizado datos del telescopio espacial James
Webb para informar del descubrimiento de las galaxias más antiguas confirmadas
hasta la fecha.
La luz
de estas galaxias ha tardado más de 13.400 millones de años en llegar hasta
nosotros, ya que estas galaxias se remontan a unos 330 millones de años después
del big-bang, cuando el universo sólo tenía el 2% de su edad actual.
Los
datos anteriores de Webb habían proporcionado candidatos para estas galaxias.
Ahora, estos objetivos han sido confirmados mediante la obtención de
observaciones espectroscópicas, que revelan patrones característicos y
distintivos en las huellas dactilares de la luz procedente de estas galaxias
increíblemente débiles.
"Era
crucial demostrar que estas galaxias habitan, efectivamente, en el universo
primitivo. Es muy posible que las galaxias más cercanas se hagan pasar por
galaxias muy lejanas", afirma la astrónoma y coautora Emma Curtis-Lake, de
la Universidad de Hertfordshire. "Ver el espectro reveló lo que
esperábamos, confirmando que estas galaxias están en el verdadero límite de
nuestra visión, ¡algunas más lejos de lo que el Hubble podía ver! Es un logro
tremendamente emocionante para la misión".
Las
observaciones fueron el resultado de la colaboración de científicos que
dirigieron el desarrollo de dos de los instrumentos a bordo de Webb, la Cámara
del Infrarrojo Cercano (NIRCam) y el Espectrógrafo del Infrarrojo Cercano
(NIRSpec).
La
investigación de las galaxias más débiles y tempranas 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 al que se ha asignado algo más de un mes
del tiempo del telescopio repartido en dos años, y que está diseñado para
proporcionar una visión del universo primitivo sin precedentes tanto en
profundidad como en detalle, informa la NASA.
JADES
es una colaboración internacional de más de ochenta astrónomos de diez países.
"Estos resultados son la culminación de por qué los equipos de NIRCam y
NIRSpec se unieron para ejecutar este programa de observación", compartió
la coautora Marcia Rieke, investigadora principal de NIRCam, de la Universidad
de Arizona en Tucson.
La primera
ronda de observaciones de JADES se centró en la zona del campo ultraprofundo
del telescopio espacial Hubble y sus alrededores. Durante más de 20 años, esta
pequeña porción de cielo ha sido el objetivo de casi todos los grandes
telescopios, construyendo un conjunto de datos excepcionalmente sensibles que
abarcan todo el espectro electromagnético. Ahora Webb añade su visión única,
proporcionando las imágenes más débiles y nítidas obtenidas hasta la fecha.
El
programa JADES comenzó con NIRCam, empleando más de 10 días de misión para
observar el campo en nueve colores infrarrojos diferentes, y produciendo
exquisitas imágenes del cielo. La región es 15 veces mayor que las imágenes
infrarrojas más profundas producidas por el telescopio espacial Hubble, y sin embargo
es aún más profunda y nítida en estas longitudes de onda. La imagen sólo tiene
el tamaño de un ser humano visto a una milla de distancia. Sin embargo, está
repleta de casi 100.000 galaxias, cada una de ellas captada en algún momento de
su historia, miles de millones de años en el pasado.
"Por
primera vez, hemos descubierto galaxias solo 350 millones de años después del
Big Bang, y 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.
"Encontrar estas primeras galaxias en imágenes tan asombrosamente hermosas
es una experiencia especial".
A
partir de estas imágenes, las galaxias del universo primitivo se pueden distinguir
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 en un factor de hasta 14.
Los
astrónomos buscan galaxias débiles que sean visibles en el infrarrojo pero cuya
luz se corte abruptamente en una longitud de onda crítica. La ubicación del
corte dentro del espectro de cada galaxia se desplaza por la expansión del
universo. El equipo de JADES revisó las imágenes de Webb en busca de estos
candidatos distintivos.
Luego
utilizaron 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 la 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 arrojó una medida precisa del corrimiento al rojo de cada galaxia y reveló
las propiedades del gas y las estrellas en estas galaxias.
"Estos
son, con mucho, los espectros infrarrojos más débiles jamás tomados", 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 del hidrógeno
intergaláctico".
Cuatro
de las galaxias estudiadas son particularmente especiales, ya que se reveló que
se encontraban en una época temprana sin precedentes. Los resultados
proporcionaron una confirmación espectroscópica de que estas cuatro galaxias se
encuentran en desplazamientos al rojo superiores a 10, incluidas dos en el
desplazamiento al rojo 13. Esto corresponde a una época en que el universo
tenía aproximadamente 330 millones de años, estableciendo una nueva frontera en
la búsqueda de galaxias remotas. Estas galaxias son extremadamente débiles
debido a la gran distancia que las separa de nosotros. Los astrónomos ahora
pueden explorar sus propiedades.
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