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El telescopio Webb observa la formación estelar dentro de densas nubes de polvo cósmico

Los investigadores están obteniendo sus primeros destellos dentro de galaxias espirales distantes para ver cómo se formaron las estrellas y cómo cambian con el tiempo, gracias a la capacidad del Telescopio Espacial James Webb para perforar el velo de polvo y nube de gas. Crédito: Ciencia: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab), Procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI)

Las capacidades de infrarrojo medio del telescopio espacial Webb permitieron a los científicos ver más allá de las nubes de gas y polvo para observar detalles previamente oscurecidos en galaxias lejanas.

Un equipo de investigadores ha podido ver el interior de galaxias espirales lejanas por primera vez para estudiar cómo se formaron y cómo cambian con el tiempo, gracias a las poderosas capacidades del Telescopio Espacial James Webb.

“Estamos estudiando 19 de nuestros análogos más cercanos a nuestra propia galaxia. En nuestra propia galaxia no podemos hacer muchos de estos descubrimientos porque estamos atrapados dentro de ella”, dice Erik Rosolowsky, profesor del Departamento de Física de la Universidad de Alberta y coautor de un artículo reciente, publicado en The Astrophysical Journal Letters, que analiza datos del telescopio James Webb.

A diferencia de las herramientas de observación anteriores, el instrumento de infrarrojo medio del telescopio puede penetrar nubes de polvo y gas para proporcionar información crítica sobre cómo se están formando las estrellas en estas galaxias y, en consecuencia, cómo están evolucionando.

“Esta es una luz que es de longitud de onda más larga y representa objetos más fríos que la luz que vemos con nuestros ojos”, dice Rosolowsky.

La luz infrarroja es realmente clave para rastrear el universo frío y distante


Concepto artístico del Telescopio Espacial James Webb. Crédito: NASA

Hasta ahora, el telescopio ha capturado datos de 15 de las 19 galaxias. Rosolowsky y Hamid Hassani, estudiante de doctorado y autor principal del artículo, examinaron la luz infrarroja emitida por los granos de polvo en diferentes longitudes de onda para ayudar a categorizar lo que estaban viendo, como si una imagen mostraba estrellas regulares, complejos masivos de formación estelar o galaxias de fondo.

“A 21 micrómetros [la longitud de onda infrarroja utilizada para las imágenes recopiladas], si miras una galaxia verás todos esos granos de polvo calentados con la luz de las estrellas”, explica Hassani.

A partir de las imágenes recogidas, pudieron determinar la edad de las estrellas. Descubrieron que estaban observando estrellas jóvenes que “estallaron en la escena prácticamente instantáneamente, mucho más rápido de lo que muchos modelos habían predicho”, dice Rosolowsky.

“La edad de estas poblaciones [estelares] es muy joven. Realmente están empezando a producir nuevas estrellas y son realmente activos en la formación de estrellas”, dice Hassani.


Webb tiene dos lados, divididos por su parasol: un lado caliente frente al Sol y la Tierra, y un lado frío mirando hacia el espacio, lejos del Sol y la Tierra. Los paneles solares, la antena de comunicaciones, el sistema de navegación y los sistemas electrónicos residen en el lado caliente frente al Sol y la Tierra. Los espejos e instrumentos científicos, que son muy sensibles a la radiación infrarroja, están alojados en el lado frío, donde están protegidos por el parasol. Crédito: STScI

Los investigadores también encontraron una estrecha relación entre la masa de las estrellas en una región y lo brillantes que eran. “Resulta que esta fue una forma brillante de encontrar estrellas de gran masa”, dice Rosolowsky.

Rosolowsky llama a las estrellas de gran masa “estrellas de rock” porque “viven rápido, mueren jóvenes y realmente dan forma a la galaxia que los rodea”. Cuando se están formando, explica, liberan enormes cantidades de viento solar y burbujas de gas, lo que detiene la formación de estrellas en esa área en particular mientras agita simultáneamente la galaxia y provoca la formación de estrellas en otras áreas.

“Hemos descubierto que esto es realmente clave para la vida a largo plazo de una galaxia, este tipo de espuma burbujeante, porque evita que la galaxia pase por su combustible demasiado rápido”, dice Rosolowsky.

Es un proceso complejo, con cada nueva formación estelar jugando un papel más importante en cómo la galaxia cambia con el tiempo, agrega Hassani.

“Si tienes una estrella en formación, esa galaxia todavía está activa. Tienes mucho polvo y gas y todas estas emisiones de la galaxia que desencadenan la próxima generación de la próxima formación estelar masiva y simplemente mantienen viva la galaxia”.

Cuantas más imágenes tengan los científicos que documenten estos procesos, mejor podrán inferir lo que está sucediendo en galaxias distantes que tienen similitudes con la nuestra. En lugar de mirar solo una galaxia en profundidad, Rosolowsky y Hassani quieren crear lo que Rosolowsky llama una especie de “atlas de galaxias” capturando imágenes utilizando tantos métodos como sea posible. “A través de la recopilación de todos estos datos, al crear este gran atlas, podríamos clasificar lo que es especial acerca de una galaxia frente a los temas unificadores que dan forma a las galaxias en su conjunto”, dice Rosolowsky.

Referencia: “PHANGS–JWST First Results: The 21 μm Compact Source Population” por Hamid Hassani, Erik Rosolowsky, Adam K. Leroy, Médéric Boquien, Janice C. Lee, Ashley T. Barnes, Francesco Belfiore, F. Bigiel, Yixian Cao, Mélanie Chevance, Daniel A. Dale, Oleg V. Egorov, Eric Emsellem, Christopher M. Faesi, Kathryn Grasha, Jaeyeon Kim, Ralf S. Klessen, Kathryn Kreckel, J. M. Diederik Kruijssen, Kirsten L. Larson, Sharon E. Meidt, Karin M. Sandstrom, Eva Schinnerer, David A. Thilker, Elizabeth J. Watkins, Bradley C. Whitmore y Thomas G. Williams, 16 de febrero de 2023, The Astrophysical Journal Letters. DOI: 10.3847/2041-8213/aca8ab

Su artículo fue uno de los 21 trabajos de investigación sobre los hallazgos iniciales de la colaboración Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies (PHANGS), publicado en un número especial de The Astrophysical Journal Letters.

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