El proyecto PEARLS del telescopio Webb revela exquisitas vistas de galaxias distantes

Durante décadas, el Telescopio Espacial Hubble y los telescopios terrestres nos han proporcionado imágenes espectaculares de galaxias. Todo esto cambió cuando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) se lanzó en diciembre de 2021 y completó con éxito su puesta en servicio durante la primera mitad de 2022. Para los astrónomos, el universo, tal como lo habíamos visto, ahora se revela de una manera nueva nunca imaginada por el instrumento de cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de los telescopios.

La NIRCam es el generador de imágenes principal de Webb que cubre el rango de longitud de onda infrarroja de 0,6 a 5 micrones. NIRCam detecta la luz de las primeras estrellas y galaxias en proceso de formación, la población de estrellas en galaxias cercanas, así como estrellas jóvenes en los objetos de la Vía Láctea y el Cinturón de Kuiper. Se tomó una imagen de una franja de cielo que mide el 2% del área cubierta por la luna llena con la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de Webb en ocho filtros, y con la cámara avanzada para encuestas (ACS) y la cámara de campo amplio 3 (WFC3) del Hubble en tres filtros que juntos abarcan el rango de longitud de onda de 0,25 a 5 micrones. Esta imagen representa una parte del campo PEARLS completo, que será aproximadamente cuatro veces más grande. Imagen cortesía de NASA, ESA, CSA, Rolf A. Jansen (ASU), Jake Summers (ASU), Rosalia O'Brien (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Aaron Robotham (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Christopher Willmer (Universidad de Arizona) y el equipo JWST PEARLS; Procesamiento de imágenes por Rolf A. Jansen (ASU) y Alyssa Pagan (STScI) Descargar imagen completa

El proyecto Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science, o PEARLS, es el tema de un estudio reciente publicado en Astronomical Journal por un equipo de investigadores, incluido el profesor Rogier Windhorst de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona y el científico investigador Rolf Jansen. , el científico investigador asociado Seth Cohen, el asistente de investigación Jake Summers y la asociada graduada Rosalia O'Brien, junto con la contribución de muchos otros investigadores.

Para los investigadores, las imágenes del programa PEARLS de las galaxias más tempranas muestran la cantidad de lentes gravitacionales de los objetos en el fondo de cúmulos masivos de galaxias, lo que permite al equipo ver algunos de estos objetos muy distantes. En uno de estos campos relativamente profundos (que se muestra en la imagen de arriba), el equipo trabajó con impresionantes imágenes multicolores para identificar galaxias en interacción con núcleos activos.

Los datos de Windhorst y su equipo muestran evidencia de agujeros negros gigantes en su centro, donde se puede ver el disco de acreción, el material que cae en el agujero negro y brilla muy intensamente en el centro de la galaxia. Además, muchas estrellas galácticas aparecen como gotas en los parabrisas de tu auto, como si estuvieras conduciendo por el espacio intergaláctico. Este colorido campo está directamente arriba del plano de la eclíptica, el plano en el que la Tierra, la Luna y todos los demás planetas orbitan alrededor del Sol.

"Durante más de dos décadas, he trabajado con un gran equipo internacional de científicos para preparar nuestro programa científico Webb", dijo Windhorst. "Las imágenes de Webb son realmente fenomenales, realmente más allá de mis sueños más locos. Nos permiten medir la densidad numérica de las galaxias que brillan hasta límites infrarrojos muy débiles y la cantidad total de luz que producen. Esta luz es mucho más tenue que la del cielo infrarrojo muy oscuro medido. entre esas galaxias."

MÁS:Vea una versión ampliada de la imagen de arriba y obtenga más información sobre el proyecto PEARLS

Lo primero que el equipo puede ver en estas nuevas imágenes es que muchas galaxias que estaban al lado del Hubble o eran verdaderamente invisibles para él son brillantes en las imágenes tomadas por Webb. Estas galaxias están tan lejos que la luz emitida por las estrellas se ha estirado.

El equipo se centró en el campo del dominio temporal del Polo Norte de la Eclíptica con el telescopio Webb, que se ve fácilmente debido a su ubicación en el cielo. Windhorst y el equipo planean observarlo cuatro veces.

Las primeras observaciones, que consistieron en dos mosaicos superpuestos, produjeron una imagen que muestra objetos tan débiles como el brillo de 10 luciérnagas a la distancia de la luna (sin la luna allí). El límite máximo para Webb es una o dos luciérnagas. Los objetos más débiles y rojos visibles en la imagen son galaxias distantes que se remontan a los primeros cientos de millones de años después del Big Bang.

Foto cortesía de NASA, ESA, CSA, Rolf A. Jansen (ASU), Jake Summers (ASU), Rosalia O'Brien (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Aaron Robotham (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Christopher Willmer (Universidad de Arizona); Procesamiento de imágenes por Rolf A. Jansen (ASU) y Alyssa Pagan (STScI)

Durante la mayor parte de su carrera, Jansen ha trabajado con cámaras en la Tierra y en el espacio, donde tienes un solo instrumento con una sola cámara que produce una imagen. Ahora los científicos tienen un instrumento del que no solo sale un detector o una imagen, sino 10 simultáneamente. Por cada exposición que toma NIRCam, proporciona 10 de estas imágenes. Se trata de una cantidad enorme de datos y el mero volumen puede resultar abrumador.

Para procesar esos datos y canalizarlos a través del software de análisis de colaboradores de todo el mundo, Summers ha sido fundamental.

"Las imágenes del JWST superan con creces lo que esperábamos de mis simulaciones anteriores a las primeras observaciones científicas", dijo Summers. "Al analizar estas imágenes JWST, lo que más me sorprendió fue su exquisita resolución".

El principal interés de Jansen es descubrir cómo surgieron galaxias como nuestra Vía Láctea. Y la manera de hacerlo es mirando atrás en el tiempo para ver cómo se unieron las galaxias, viendo cómo evolucionaron de manera efectiva y trazando así el camino desde el Big Bang hasta personas como nosotros.

"Me quedé impresionado con las primeras imágenes de PEARLS", dijo Jansen. "Cuando seleccioné este campo cerca del polo norte de la Eclíptica, no sabía que produciría tal tesoro de galaxias distantes y que obtendríamos pistas directas sobre los procesos mediante los cuales las galaxias se ensamblan y crecen. Puedo ver corrientes , colas, conchas y halos de estrellas en sus alrededores, los restos de sus bloques de construcción."

O'Brien, estudiante graduado de tercer año en astrofísica, diseñó algoritmos para medir la luz tenue entre las galaxias y las estrellas que primero llaman nuestra atención.

"La luz difusa que medí entre estrellas y galaxias tiene un significado cosmológico y codifica la historia del universo", dijo O'Brien. "Me siento afortunado de comenzar mi carrera ahora mismo: los datos de JWST no se parecen a nada que hayamos visto jamás y estoy entusiasmado con las oportunidades y desafíos que ofrecen".

"Espero que este campo sea monitoreado durante toda la misión JWST, para revelar objetos que se mueven, varían en brillo o brillan brevemente, como supernovas distantes que explotan o acumulan gas alrededor de agujeros negros en galaxias activas", dijo Jansen.

Vídeo de Steve Filmer/ASU Media Relations

Gerente de Relaciones con los Medios y Marketing, Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio

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