Un equipo de astrónomos dirigido por el asistente de investigación de la Universidad Estatal de Arizona, Tim Carlton, descubrió una galaxia enana que apareció en las imágenes del Telescopio Espacial James Webb, pero que no era el objetivo principal de la observación.
Las galaxias están unidas por la gravedad y están formadas por estrellas y planetas, con enormes nubes de polvo y gas, además de materia oscura. Las galaxias enanas son las galaxias más comunes del universo, son por definición pequeñas y tienen baja luminosidad. Tienen menos de 100 millones de estrellas, mientras que la Vía Láctea, por ejemplo, tiene casi 200 mil millones de estrellas.
Observaciones recientes de galaxias enanas, que han revelado un gran número de “galaxias ultradifusas” más allá del alcance de estudios espectroscópicos a gran escala anteriores, sugieren que nuestra comprensión de la población de galaxias enanas puede ser incompleta.
En el estudio recientemente publicado, Carleton y su equipo observaron por primera vez los cúmulos de galaxias como parte del proyecto JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).
La galaxia enana PEARLSDG apareció accidentalmente en algunas de las imágenes del equipo JWST. No era un objetivo en absoluto, sólo un poco alejado del campo de observación principal, en una región del espacio donde no esperaban ver nada.
PEARLSDG no tiene las características habituales de una galaxia enana que uno esperaría ver. No interactúa con una galaxia vecina, pero tampoco forma nuevas estrellas. Resulta ser un caso interesante de una galaxia aislada e inactiva.
“Este tipo de galaxias enanas inactivas aisladas no se habían visto antes, excepto en relativamente pocos casos. Dada nuestra comprensión actual de la evolución de las galaxias, no se espera que existan, por lo que el hecho de que veamos este objeto nos ayuda a refinar nuestras teorías de formación de galaxias”, dijo Carlton. “Normalmente, las galaxias enanas que existen por sí solas continúan formando nuevas estrellas”.
Hasta ahora, la comprensión de los astrónomos sobre la evolución de las galaxias ha mostrado que una galaxia aislada continúa formando estrellas jóvenes o interactuando con una galaxia compañera más masiva. Esta teoría no se aplica a PEARLSDG, que es una población estelar antigua que no forma estrellas nuevas y es autosuficiente.
Otra sorpresa fue que se pudieron observar estrellas individuales en las imágenes JWST obtenidas por el equipo. Estas estrellas son más brillantes en las ondas JWST; es una de las galaxias más distantes donde podemos ver estas estrellas con este nivel de detalle. El brillo de estas estrellas permite a los astrónomos medir su distancia: 98 millones de años luz.
Para este estudio, Carlton es asistente de investigación en el Centro de Fundaciones Espaciales que lleva el nombre Beus, de la Escuela de Investigación de la Tierra y el Espacio de ASU, y su equipo utilizaron una amplia gama de datos.
Estos incluyen datos de imágenes de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de JWST, datos espectroscópicos del espectrógrafo óptico DeVeney en el telescopio Lowell Discovery en Flagstaff, Arizona, imágenes de archivo de los telescopios espaciales Galex y Spitzer de la NASA e imágenes terrestres obtenidas con la ayuda. de un estudio digital del cielo que lleva el nombre Sloan y usando una cámara obsoleta para observar la energía oscura.
La NIRCam de JWST tiene una resolución angular y sensibilidad muy altas, lo que permite al equipo identificar estrellas individuales en esta galaxia distante. Así como las células individuales se enfocan bajo un microscopio, estas observaciones pusieron de relieve los componentes de PEARLSDG.
Es importante destacar que la identificación de las estrellas específicas en la imagen proporcionó una pista clave sobre su distancia: estas estrellas tienen un brillo intrínseco específico, por lo que al medir su brillo aparente con JWST, el equipo pudo determinar qué tan lejos estaban. Estas estrellas resultaron ser algunas de las estrellas más distantes de su tipo que pudieron observarse.
Para el estudio de color PEARLSDG, se recopilaron todos los datos de imágenes de archivo adquiridos en los rangos de longitud de onda ultravioleta, óptica e infrarroja. Las estrellas recién formadas tienen una firma de color específica, por lo que la ausencia de dicha firma se utilizó para mostrar que PEARLSDG no está formando nuevas estrellas.
El espectrógrafo DeVaney del Telescopio Lowell Discovery descompone la luz de los objetos astronómicos en componentes individuales, lo que permite a los astrónomos estudiar sus propiedades en detalle. Por ejemplo, el cambio de longitud de onda específico observado en las características de los datos espectroscópicos codifica la información de movimiento de PEARLSDG utilizando el mismo efecto Doppler que utilizan los radares para medir la velocidad de los conductores en las carreteras de Arizona.
Esto fue clave para demostrar que PEARLSDG no está asociada con ninguna otra galaxia y está verdaderamente aislada.
Además, ciertas características en el espectro son sensibles a la presencia de estrellas jóvenes, por lo que la ausencia de estas características confirmó aún más las mediciones de ausencia de estrellas jóvenes en estas imágenes. “Esto era completamente contrario a las expectativas de la gente sobre una galaxia enana como ésta”, dijo Carlton.
Este descubrimiento cambia la comprensión de los astrónomos sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias. Señala la posibilidad de que muchas galaxias aisladas e inactivas estén esperando ser descubiertas, y que JWST tenga las herramientas para hacerlo.
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