Los investigadores que utilizan el Telescopio Espacial James Webb de la NASA están obteniendo su primer vistazo a la formación de estrellas, gas y polvo en galaxias cercanas con una resolución sin precedentes en longitudes de onda infrarrojas. Los datos han permitido una colección inicial de 21 trabajos de investigación que proporcionan una nueva visión de cómo algunos de los procesos a menor escala en nuestro universo, los comienzos de la formación estelar, afectan la evolución de los objetos más grandes de nuestro cosmos: las galaxias.
El mayor estudio de galaxias cercanas en el primer año de operaciones científicas de Webb está siendo llevado a cabo por la colaboración Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies (PHANGS), que involucra a más de 100 investigadores de todo el mundo. Las observaciones de Webb están dirigidas por Janice Lee, científica jefe del Observatorio Gemini en NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias y astrónoma afiliada de la Universidad de Arizona en Tucson.
El equipo está estudiando una muestra diversa de 19 galaxias espirales, y en los primeros meses de operaciones científicas de Webb, se han realizado observaciones de cinco de esos objetivos: M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 y NGC 1433. Los resultados ya están asombrando a los astrónomos.
«La claridad con la que estamos viendo la estructura fina ciertamente nos tomó por sorpresa», dijo el miembro del equipo David Thilker de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland.
«Estamos viendo directamente cómo la energía de la formación de estrellas jóvenes afecta el gas a su alrededor, y es simplemente notable», dijo el miembro del equipo Erik Rosolowsky de la Universidad de Alberta, Canadá.
Las imágenes del Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) de Webb revelan la presencia de una red de características altamente estructuradas dentro de estas galaxias: cavidades brillantes de polvo y enormes burbujas cavernosas de gas que recubren los brazos espirales. En algunas regiones de las galaxias cercanas observadas, esta red de características aparece construida a partir de conchas y burbujas individuales y superpuestas donde las estrellas jóvenes están liberando energía.
«Las áreas que son completamente oscuras en las imágenes del Hubble se iluminan con exquisito detalle en estas nuevas imágenes infrarrojas, lo que nos permite estudiar cómo el polvo en el medio interestelar ha absorbido la luz de las estrellas en formación y la ha emitido de nuevo en el infrarrojo, iluminando una intrincada red de gas y polvo», dijo Karin Sandstrom, miembro del equipo, de la Universidad de California. San Diego.
Las imágenes de alta resolución necesarias para estudiar estas estructuras han evadido durante mucho tiempo a los astrónomos, hasta que Webb entró en escena.
«El equipo de PHANGS ha pasado años observando estas galaxias en longitudes de onda ópticas, de radio y ultraviolentas utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array y el Very Large Telescope’s Multi Unit Spectroscopic Explorer», agregó el miembro del equipo Adam Leroy de la Universidad Estatal de Ohio. «Pero, las primeras etapas del ciclo de vida de una estrella han permanecido fuera de la vista porque el proceso está envuelto dentro de nubes de gas y polvo».
Las poderosas capacidades infrarrojas de Webb pueden atravesar el polvo para conectar las piezas del rompecabezas que faltan.
Por ejemplo, las longitudes de onda específicas observables por MIRI (7,7 y 11,3 micras) y la cámara de infrarrojo cercano de Webb (3,3 micras) son sensibles a la emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos, que desempeñan un papel crítico en la formación de estrellas y planetas. Estas moléculas fueron detectadas por Webb en las primeras observaciones del programa PHANGS.
Estudiar estas interacciones a la escala más fina puede ayudar a proporcionar información sobre el panorama más amplio de cómo las galaxias han evolucionado con el tiempo.
«Debido a que estas observaciones se toman como parte de lo que se llama un programa de tesorería, están disponibles para el público a medida que se observan y reciben en la Tierra», dijo Eva Schinnerer del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, y líder de la colaboración PHANGS.
El equipo de PHANGS trabajará para crear y liberar conjuntos de datos que alineen los datos de Webb con cada uno de los conjuntos de datos complementarios obtenidos previamente de los otros observatorios, para ayudar a acelerar el descubrimiento por parte de la comunidad astronómica en general.
«Gracias a la resolución del telescopio, por primera vez podemos realizar un censo completo de la formación estelar y hacer inventarios de las estructuras de burbujas medias interestelares en galaxias cercanas más allá del Grupo Local», dijo Lee. «Ese censo nos ayudará a comprender cómo la formación estelar y su retroalimentación se imprimen en el medio interestelar, luego dan lugar a la próxima generación de estrellas, o cómo realmente impide que se forme la próxima generación de estrellas».
La investigación realizada por el equipo PHANGS se está llevando a cabo como parte del programa de Observadores Generales 2107. Los hallazgos iniciales del equipo, compuestos por 21 estudios individuales, se publicaron recientemente en una edición especial de The Astrophysical Journal Letters.
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Fuente: NASA