Las impresionantes primeras etapas de la formación estelar captadas por el Telescopio Espacial James Webb

Los investigadores están vislumbrando por primera vez el interior 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 gas. Crédito: Ciencia: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab), Procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI)

Las capacidades de infrarrojo medio del Telescopio Espacial Webb han permitido a los científicos ver más allá de las nubes de gas y polvo para ver detalles previamente oscurecidos en galaxias distantes.

Por primera vez, un equipo de investigadores ha podido ver el interior de galaxias espirales distantes 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 homólogos más cercanos en nuestra propia galaxia. En nuestra propia galaxia, no podemos hacer muchos descubrimientos porque estamos atrapados dentro de ella”, dijo Eric Rosolowski, profesor del Departamento de Física de la Universidad de Alberta y coautor del artículo publicado recientemente. Él[{» attribute=»»>Astrophysical Journal Letters — analyzing data from the James Webb telescope.

Unlike previous observation tools, the telescope’s mid-infrared instrument can penetrate dust and gas clouds to provide critical information about how stars are forming in these galaxies, and consequently, how they are evolving.

“This is light that is longer wavelength and represents cooler objects than the light we see with our eyes,” says Rosolowsky.

“The infrared light is really key to tracing the cold and distant universe.”

James Webb Space Telescope artist concept. Credit: NASA

So far, the telescope has captured data from 15 of the 19 galaxies. Rosolowsky and Hamid Hassani, a PhD student and lead author on the paper, examined the infrared light emitted from dust grains at different wavelengths to help categorize what they were seeing, such as whether an image showcased regular stars, massive star-forming complexes or background galaxies.

“At 21 micrometers [the infrared wavelength used for the images collected]Si miras la galaxia, verás todos esos granos de polvo calentados por la luz de las estrellas», explica Hassani.

A partir de las imágenes recopiladas, pudieron determinar la edad de las estrellas. Descubrieron que estaban observando estrellas jóvenes que estaban «en erupción[ed] llegó a la escena prácticamente instantáneamente, mucho más rápido de lo que predijeron la mayoría de los modelos”, dice Rosolowski.

«La edad de estos [stellar] la población es muy joven. Realmente están comenzando a producir nuevas estrellas y están muy activas en la formación de estrellas”, dice Hassani.

La telaraña tiene dos caras, separadas por su marquesina solar; el lado caliente apunta hacia el Sol y la Tierra, y el lado frío apunta hacia el espacio alejado del Sol y la Tierra. Los paneles solares, la antena de comunicaciones, el sistema de navegación y los sistemas electrónicos están ubicados en el lado caliente que mira hacia el Sol y la Tierra. Los espejos y los instrumentos científicos, que son muy sensibles a la radiación infrarroja, se encuentran en el lado frío, donde están protegidos por protección solar. Crédito: STScI

Los investigadores también encontraron una estrecha relación entre la masa de las estrellas en una región determinada y su brillo. «Resulta que esta fue una forma brillante de encontrar estrellas de gran masa», dice Rosolowski.

Rosolowski llama a las estrellas de gran masa «estrellas de rock» porque «viven rápido, mueren jóvenes y realmente dan forma a la galaxia que las rodea». Cuando se forman, explica, liberan cantidades masivas de viento solar y burbujas de gas que detienen la formación de estrellas en un área determinada mientras activan la formación de galaxias y estrellas en otras áreas.

«Descubrimos que esto es realmente importante para la vida a largo plazo de una galaxia, esta burbuja burbujeante, porque evita que la galaxia consuma su combustible demasiado rápido», dice Rosolowski.

Es un proceso complejo, en el que cada nueva estrella juega un papel más importante en la forma en que la galaxia cambia con el tiempo, agrega Hassani.

“Si tienes formación estelar, esa galaxia todavía está activa. Tienes mucho polvo y gas y toda esta emisión de la galaxia que desencadena la formación de la próxima generación de la próxima estrella masiva y simplemente mantiene viva a 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, Rosolowski y Hassani quieren crear lo que Rosolowski llama un «atlas de galaxias» capturando imágenes de tantos métodos como sea posible.

«Al recopilar todos estos datos para crear este gran atlas, podríamos distinguir lo que es específico de una galaxia frente a los temas unificadores que dan forma a las galaxias en su conjunto», dice Rosolowski.

Referencia. «Primeros resultados de PHANGS-JWST. La población de una fuente compacta de 21 µm» por Hamid Hassani, Eric Rosolowski, Adam K. , Melanie ShevansDaniel A. Dale, Oleg W. Egorov, Eric Emselem, Christopher M. Faezi, Kathryn Grasha, Jayon Kim, Ralph S. Clasen, Catherine Krekel, JM. Diederik KruyssenKirsten L. karina m Sandström, Eva Shinerer, David A. Tilker, Elizabeth J. WatkinsBradley C. Whitmore y Thomas G. Williams, 16 de febrero de 2023. Las cartas del diario astrofísico.
DOI: 10.3847/2041-8213/aca8ab

Su artículo fue uno de los 21 artículos de investigación sobre los hallazgos iniciales de la colaboración Física de alta resolución angular en galaxias cercanas (PHANGS) publicado en el Special Focus. Las cartas del diario astrofísico.