La deslumbrante imagen del telescopio espacial James Webb provoca una lucha científica
La espectacular imagen del descubrimiento del universo infrarrojo profundo del Telescopio Espacial James Webb brindó 42 nuevas imágenes de galaxias con lentes y reveló con una profundidad sin precedentes la forma de la lente, que eventualmente puede ayudarnos a ver las primeras galaxias.
La revelación de la Telescopio espacial James Webb imagen de campo profundo, por el presidente estadounidense Joe Biden en un especial evento de la casa blanca celebrada el 11 de julio, fue un secreto muy bien guardado. Los equipos de astrónomos se apresuraron a ser los primeros en analizarlo, y se publicaron tres nuevos artículos en el servidor de preimpresión de la comunidad una semana después de la publicación de la imagen.
«¡Fuimos un poco golpeados, para ser honestos!» Brenda Frye, astrónoma del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y coautora de uno de los artículos, le dijo a Area.com. «Por lo basic, tenemos una advertencia con uno o dos años de anticipación, pero nadie vio [this release] viniendo en este momento».
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los galaxia el cúmulo SMACS J0723.3-7327, conocido como SMACS J0723 para abreviar, se encuentra entre un conjunto de cúmulos de galaxias que Webb está tomando imágenes para varios estudios de lentes gravitacionales. Más allá de eso, dijo Frye, no había nada excepcional en SMACS J0723, hasta ahora.
«Fue muy bien elegido [to be one of the first images] porque period un objetivo relativamente desconocido», dijo.
lente gravitacional es un fenómeno en el que la gravedad de un objeto muy masivo deforma el espacio en una forma análoga a una lente óptica, lo que hace que la luz de lo que sea que esté detrás de la lente se distorsione y aumente su brillo. Los cúmulos de galaxias son lentes particularmente eficientes porque contienen una gran cantidad de masa (en el caso de SMACS J0723, aproximadamente 100 billones de veces la masa del sol) en un volumen relativamente compacto con un diámetro de aproximadamente 3 a 5 millones de años luz. .
Encuestas anteriores de la telescopio espacial Hubble y los jubilados Observatorio espacial Herschel había encontrado un puñado de imágenes con lentes de galaxias de fondo en sus observaciones SMACS J0723. Pero Webb lleva la caza a un nivel completamente nuevo.
El equipo de Frye, dirigido por el estudiante graduado Massimo Pascale de la Universidad de California, Berkeley, descubrió 42 nuevas imágenes con lentes en el fondo de la nueva imagen de campo profundo. Las lentes gravitacionales pueden crear múltiples imágenes de la misma galaxia, por lo que estas 42 imágenes representan 19 galaxias individuales. Otro equipo, dirigido por Gabriel Caminha del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, contó 27 nuevas imágenes con lentes.
Cualquiera que sea la cuenta ultimate, estas imágenes con lentes permiten a los científicos afinar un mapa de cómo la materia, tanto seen como oscuro — se distribuye en el clúster SMACS J0723 y, a su vez, modela la forma de la lente. Uno de los nuevos artículos, de un equipo dirigido por Guillaume Mahler de la Universidad de Durham, concluyó que la mayor parte de la masa se centra en la galaxia más brillante y masiva del cúmulo.
«Nuestros modelos no solo describen la masa, sino que también podemos usarlos para describir la ampliación de estas imágenes con lentes», dijo Pascale a Area.com.
La galaxia confirmada más distante precise es un objeto lejano conocido como GN-z11que tiene un corrimiento al rojo de 11.09, lo que significa que lo vemos como existió hace 13.400 millones de años, solo 400 millones de años después de la Huge Bang. («Desplazamiento al rojo» se refiere al estiramiento de la longitud de onda de la luz que se produce cuando el universo se expande entre un objeto distante y el observador. Cuanto mayor sea el issue de desplazamiento al rojo, más distante será la fuente de luz).
Un candidato aún más lejano es HD1, descubierto con un corrimiento al rojo de 13, nos parece como lo hizo solo 300 millones de años después del Huge Bang. aún más recientemente, primeros resultados de Webb han identificado otra galaxia candidata en redshift 13, llamada GLASS-z11. Sin embargo, los astrónomos aún no han confirmado los desplazamientos al rojo de HD1 o GLASS-z11.
Se espera que Webb supere estos dos récords de corrimiento al rojo, aunque aún no se ha determinado si alguna de las galaxias con lentes vistas en SMACS J0723 está más distante que Gn-z11 o HD1. Pascale y Frye están interesados en cartografiar un fenómeno llamado «curva crítica», porque es a lo largo de estas curvas donde la lente gravitatoria aplica el mayor poder de aumento y donde los astrónomos tienen la mejor oportunidad de ver el primeras galaxias.
«La ampliación típica en un cúmulo de lentes es aproximadamente un issue de 10, y eso no es suficiente para ver las primeras galaxias», dijo Frye. «Pero si miramos cerca de la curva crítica, ahí es donde las cosas se magnifican cientos o incluso miles de veces».
Piense en una curva crítica como si fueran líneas de contorno en un mapa topográfico de la superficie del tierra. Cuanto más se agrupan estas líneas de contorno, mayor es la altura de cualquier punto explicit en la superficie. De manera comparable, la curva crítica es donde se agrupan las líneas de contorno del potencial gravitacional, y cuanto más agrupadas están, más fuerte es ese potencial y el aumento de monitoreo. La ubicación y la forma de las imágenes con lentes pueden dar una indicación de dónde se encuentra la curva crítica.
«En última instancia, lo que queremos hacer es mirar a lo largo de la curva crítica donde el aumento es mayor, y ahí es donde encontraremos las galaxias con mayor corrimiento al rojo», dijo Frye.
De ahí que el trío inicial de nuevos artículos sobre el campo profundo de Webb se concentre en modelar la cantidad y distribución de materia en el grupo de primer plano y, en consecuencia, la forma de la lente y la ubicación de la curva crítica.
Sin embargo, el modelado también puede informarnos sobre la propia historia del cúmulo de galaxias.
«Descubrimos que la distribución masiva period un poco más prolongada de lo esperado», dijo Pascale. «Tal vez eso cube algo acerca de la historia de fusiones del clústery podemos extrapolar a partir de eso y aprender algo sobre la formación de grupos como un todo, que ocurre en un entorno muy caótico donde gravedad de todas estas galaxias se tiran unos de otros».
El próximo paso inmediato para el equipo de Pascale y Frye, y los autores de los otros dos artículos, es pasar por el proceso de revisión por pares para ver estos resultados publicados en revistas científicas. Más allá de eso, los datos de NIRISS (Close to Infrared Imager and Slitless Spectrograph) de Webb están a la espera de ser analizados y deberían ayudar a los científicos a determinar los corrimientos al rojo espectroscópicos de las galaxias con lentes y ver qué tan lejos están. (La imagen de campo profundo fue capturada por NIRCam, la cámara de infrarrojo cercano).
«Antes de que Webb lo fotografiara, SMACS J0723 no period la estrella del espectáculo», dijo Pascale. «Ahora, de repente, hay un artículo tras otro, lo que realmente habla de cuán poderoso es Webb, para revelar cosas que no podíamos ver antes».
La preimpresión del artículo de Pascale y Frye se puede encontrar aquí. Los otros dos papeles están disponibles. aquí y aquí.
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