Galaxias espirales que hipnotizan. Solo el telescopio espacial James Webb de la NASA puede ofrecer escenas muy detalladas de 19 galaxias cercanas con una combinación de luz del infrarrojo cercano y del infrarrojo medio. Sigue con la vista los brazos claramente definidos, rebosantes de estrellas, hasta su centro, donde tal vez existen antiguos cúmulos de estrellas y, a veces, un agujero negro supermasivo activo.
Estas imágenes de Webb son parte de un proyecto vasto y de larga data: el programa Física a Alta Resolución Angular en Galaxias Cercanas (PHANGS, por sus siglas en inglés), el cual cuenta con el apoyo de más de 150 astrónomos de todo el mundo. Antes de que Webb captara estas imágenes, PHANGS ya rebosaba de datos provenientes del telescopio espacial Hubble de la NASA, el Explorador Espectroscópico Multiobjeto (MUSE, por sus siglas en inglés) del Telescopio Muy Grande (Very Large Telescope, VLT) y el conjunto de radiotelescopios Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, el cual incluye observaciones en luz ultravioleta, visible y de radio. Las contribuciones de Webb en el infrarrojo cercano y el infrarrojo medio han proporcionado varias piezas nuevas del rompecabezas.
“Las nuevas imágenes de Webb son extraordinarias”, dijo Janice Lee, científica de proyectos para iniciativas estratégicas en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI, por sus siglas en inglés) en Baltimore. “Son alucinantes incluso para los investigadores que han estudiado estas mismas galaxias durante décadas. Las burbujas y los filamentos tienen una resolución hasta las escalas más pequeñas jamás observadas, y cuentan una historia sobre el ciclo de formación de las estrellas”.
La emoción se extendió rápidamente por todo el equipo de investigadores a medida que las imágenes de Webb llegaban a raudales. “Siento que nuestro equipo vive en un constante estado de abrumación, en un sentido positivo, por la cantidad de detalles que hay en estas imágenes”, agregó Thomas Williams, investigador de postdoctorado en la Universidad de Oxford del Reino Unido.
Sigue los brazos de la espiral
En estas imágenes, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam, por sus siglas en inglés) de Webb captó millones de estrellas, que brillan en tonalidades azules. Algunas estrellas están esparcidas por los brazos de la espiral, pero otras están estrechamente agrupadas en cúmulos de estrellas.
Los datos del instrumento de infrarrojo medio (MIRI, por sus siglas en inglés) del telescopio resaltan el polvo resplandeciente, mostrándonos dónde se encuentra, alrededor de las estrellas y entre ellas. También destacan las estrellas que aún no se han formado por completo: todavía están encapsuladas dentro del gas y el polvo que nutren su crecimiento, como brillantes semillas rojas en las puntas de las cumbres de polvo. “Aquí es donde podemos encontrar las estrellas más nuevas y masivas de las galaxias”, dijo Erik Rosolowsky, profesor de física en la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá.
¿Qué otra cosa maravilló a los astrónomos? Las imágenes de Webb muestran grandes capas esféricas dentro del gas y el polvo. “Estos agujeros podrían haber sido creados por una o más estrellas que estallaron, creando agujeros gigantes en el material interestelar”, explicó Adam Leroy, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio en Columbus.
Ahora, sigamos el trazo de los brazos en espiral para encontrar extensas regiones de gas que se ven de color rojo y naranja. “Estas estructuras tienden a seguir el mismo patrón en ciertas partes de las galaxias”, añadió Rosolowsky. “Pensamos que son como ondas, y su espaciamiento nos dice mucho sobre cómo una galaxia distribuye su gas y polvo”. El estudio de estas estructuras proporcionará información clave sobre cómo las galaxias desarrollan, mantienen e interrumpen su formación de estrellas.
Sumergidos en el interior
La evidencia muestra que las galaxias crecen de adentro hacia afuera: la formación de estrellas comienza en los núcleos de las galaxias y se extiende a lo largo de sus brazos, alejándose del centro en forma de espiral. Cuanto más lejos esté una estrella del núcleo de la galaxia, más probabilidades hay de que sea más joven. Por el contrario, las regiones cercanas a los núcleos que parecen estar iluminadas por un foco azul son poblaciones de estrellas más antiguas.
¿Qué sucede con los núcleos de las galaxias que están repletos de picos de difracción de color rosa y rojo? “Esa es una clara señal de que podría haber un agujero negro supermasivo activo, dijo Eva Schinnerer, científica del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania. “O bien, los cúmulos de estrellas hacia el centro son tan brillantes que han saturado esa zona de la imagen".
Investigaciones a granel
Existen muchas vías de investigación que los científicos pueden comenzar a seguir con los datos combinados de PHANGS, pero la cantidad sin precedentes de estrellas resueltas por Webb es un excelente punto de inicio. “Las estrellas pueden existir durante miles de millones o millones de millones de años”, dijo Leroy. “Al catalogar con precisión todos los tipos de estrellas, podemos construir una visión más confiable y holística de sus ciclos de vida”.
Además de publicar inmediatamente estas imágenes, el equipo de PHANGS también ha publicado el catálogo más grande hasta la fecha de alrededor de 100.000 cúmulos de estrellas. “La cantidad de análisis que se puede llevar a cabo con estas imágenes es mucho mayor que cualquier cosa que nuestro equipo pudiera manejar”, enfatizó Rosolowsky. “Nos entusiasma apoyar a la comunidad para que todos los investigadores puedan contribuir”.
El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo. Webb está resolviendo los misterios de nuestro sistema solar, viendo más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorando las misteriosas estructuras y los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios: la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
(FIN) NDP/MPM
Publicado: 1/4/2024