El Sondeo Extragaláctico Profundo Avanzado (JADES) de JWST se centró en el área dentro y alrededor del Campo Ultra Profundo del Telescopio Espacial Hubble. Usando el instrumento NIRCam de Webb, los científicos observaron el campo en nueve rangos de longitud de onda infrarroja diferentes. A partir de estas imágenes (que se muestran a la izquierda), el equipo buscó galaxias tenues que son visibles en el infrarrojo pero cuyos espectros se cortan abruptamente en una longitud de onda crítica conocida como ruptura de Lyman. El instrumento NIRSpec de Webb luego produjo una medición precisa del corrimiento al rojo de cada galaxia (que se muestra a la derecha). Cuatro de las galaxias estudiadas son particularmente especiales, ya que se reveló que se encontraban en una época temprana sin precedentes. Estas galaxias se remontan a menos de 400 millones de años después del Big Bang, cuando el universo tenía solo el 2% de su edad actual. En la imagen de fondo, el azul representa la luz a 1,15 micras (115 W), el verde a 2,0 micras (200 W) y el rojo a 4,44 micras (444 W). En las imágenes recortadas, el azul es una combinación de 0,9 y 1,15 micrones (090W+115W), el verde es 1,5 y 2,0 micrones (150W+200W) y el rojo es 2,0, 2,77 y 4,44 micrones (200W+277W+444W). Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Zamani (ESA/Webb) y L. Hustak (STScI).
Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado datos del Telescopio Espacial James Webb de la NASA para informar sobre el descubrimiento de las primeras galaxias confirmadas hasta la fecha. La luz de estas galaxias ha tardado más de 13.400 millones de años en llegar hasta nosotros, ya que estas galaxias datan de menos de 400 millones de años después del big bang, cuando el universo tenía solo el 2% de su edad actual.
Los datos anteriores de Webb habían proporcionado candidatas para este tipo de galaxias infantiles. Ahora, estos objetivos se han confirmado mediante la obtención de observaciones espectroscópicas, que revelan patrones característicos y distintivos en las huellas dactilares de la luz procedente de estas galaxias increíblemente débiles.
«Era crucial probar que estas galaxias, de hecho, habitan en el universo primitivo. Es muy posible que las galaxias más cercanas se hagan pasar por galaxias muy distantes», dijo la astrónoma y coautora Emma Curtis-Lake de la Universidad de Hertfordshire en los Estados Unidos. Reino. «Ver el espectro revelado como esperábamos, confirmando que estas galaxias están en el borde real de nuestra vista, ¡algunas más lejos de lo que Hubble podía ver! Es un logro tremendamente emocionante para la misión».
Las observaciones fueron el resultado de una colaboración de científicos que lideraron el desarrollo de dos de los instrumentos a bordo de Webb, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec).
La investigación de las galaxias más débiles y tempranas fue la principal motivación detrás de los conceptos de estos instrumentos. En 2015, los equipos del instrumento se unieron para proponer el JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), un ambicioso programa al que se le ha asignado poco más de un mes del tiempo del telescopio repartido en dos años, y está diseñado para proporcionar una vista del universo primitivo. sin precedentes tanto en profundidad como en detalle.
JADES es una colaboración internacional de más de ochenta astrónomos de diez países. «Estos resultados son la culminación de por qué los equipos de NIRCam y NIRSpec se unieron para ejecutar este programa de observación», compartió la coautora Marcia Rieke, investigadora principal de NIRCam, de la Universidad de Arizona en Tucson.
La primera ronda de observaciones de JADES se centró en el área dentro y alrededor del campo ultraprofundo del telescopio espacial Hubble. Durante más de 20 años, esta pequeña porción de cielo ha sido el objetivo de casi todos los grandes telescopios, creando un conjunto de datos excepcionalmente sensible que abarca todo el espectro electromagnético. Ahora Webb está agregando su vista única, proporcionando las imágenes más débiles y nítidas obtenidas hasta ahora.
El programa JADES comenzó con NIRCam, utilizando más de 10 días de tiempo de misión para observar el campo en nueve colores infrarrojos diferentes y produciendo imágenes exquisitas del cielo. La región es 15 veces más grande que las imágenes infrarrojas más profundas producidas por el telescopio espacial Hubble, pero es aún más profunda y nítida en estas longitudes de onda. La imagen es solo del tamaño que aparece un ser humano cuando se ve desde una milla de distancia. Sin embargo, está repleto de casi 100.000 galaxias, cada una capturada en algún momento de su historia, hace miles de millones de años.
Esta imagen tomada por el Telescopio Espacial James Webb destaca la región de estudio del Sondeo Extragaláctico Profundo Avanzado JWST (JADES). Esta área se encuentra dentro y alrededor del campo ultraprofundo del telescopio espacial Hubble. Los científicos utilizaron el instrumento NIRCam de Webb para observar el campo en nueve rangos de longitud de onda infrarroja diferentes. A partir de estas imágenes, el equipo buscó galaxias débiles que son visibles en el infrarrojo pero cuyos espectros se interrumpen abruptamente en una longitud de onda crítica. Realizaron observaciones adicionales (que no se muestran aquí) con el instrumento NIRSpec de Webb para medir el corrimiento al rojo de cada galaxia y revelar las propiedades del gas y las estrellas en estas galaxias. En esta imagen, el azul representa la luz a 1,15 micras (115 W), el verde a 2,0 micras (200 W) y el rojo a 4,44 micras (444 W). Descargue la imagen completa de JADES de la Galería de recursos. Crédito: NASA, ESA, CSA y M. Zamani (ESA/Webb).
«Por primera vez, hemos descubierto galaxias solo 350 millones de años después del Big Bang, y podemos estar absolutamente seguros de sus fantásticas distancias», compartió el coautor Brant Robertson de la Universidad de California, Santa Cruz, miembro del Equipo científico de NIRCam. «Encontrar estas primeras galaxias en imágenes tan asombrosamente hermosas es una experiencia especial».
A partir de estas imágenes, las galaxias del universo primitivo se pueden distinguir por un aspecto revelador de sus colores de múltiples longitudes de onda. La longitud de onda de la luz se estira a medida que el universo se expande, y la luz de estas galaxias más jóvenes se ha estirado en un factor de hasta 14.
Los astrónomos buscan galaxias débiles que sean visibles en el infrarrojo pero cuya luz se corte abruptamente en una longitud de onda crítica. La ubicación del corte dentro del espectro de cada galaxia se desplaza por la expansión del universo. El equipo de JADES revisó las imágenes de Webb en busca de estos candidatos distintivos.
Luego utilizaron el instrumento NIRSpec, durante un solo período de observación que abarcó tres días, con un total de 28 horas de recopilación de datos. El equipo recolectó la luz de 250 galaxias débiles, lo que permitió a los astrónomos estudiar los patrones impresos en el espectro por los átomos de cada galaxia. Esto arrojó una medida precisa del corrimiento al rojo de cada galaxia y reveló las propiedades del gas y las estrellas en estas galaxias.
«Estos son, con mucho, los espectros infrarrojos más débiles jamás tomados», dijo el astrónomo y coautor Stefano Carniani de la Scuola Normale Superiore en Italia. «Revelan lo que esperábamos ver: una medición precisa de la longitud de onda de corte de la luz debido a la dispersión del hidrógeno intergaláctico».
Cuatro de las galaxias estudiadas son particularmente especiales, ya que se reveló que se encontraban en una época temprana sin precedentes. Los resultados proporcionaron una confirmación espectroscópica de que estas cuatro galaxias se encuentran en desplazamientos al rojo superiores a 10, incluidas dos en el desplazamiento al rojo 13. Esto corresponde a una época en que el universo tenía aproximadamente 330 millones de años, estableciendo una nueva frontera en la búsqueda de galaxias remotas. Estas galaxias son extremadamente débiles debido a la gran distancia que las separa de nosotros. Los astrónomos ahora pueden explorar sus propiedades, gracias a la exquisita sensibilidad de Webb.
El astrónomo y coautor Sandro Tacchella de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido explicó: «Es difícil entender las galaxias sin entender los períodos iniciales de su desarrollo. Al igual que con los humanos, gran parte de lo que sucede después depende del impacto de estas primeras generaciones de estrellas. Tantas preguntas sobre las galaxias han estado esperando la oportunidad transformadora de Webb, y estamos encantados de poder desempeñar un papel en la revelación de esta historia».
JADES continuará en 2023 con un estudio detallado de otro campo, este centrado en el icónico campo profundo del Hubble, y luego regresará al campo ultraprofundo para otra ronda de imágenes profundas y espectroscopia. Muchos más candidatos en el campo esperan la investigación espectroscópica, con cientos de horas de tiempo adicional ya aprobadas.
Citación: Webb de la NASA alcanza un nuevo hito en la búsqueda de galaxias distantes (9 de diciembre de 2022) recuperado el 11 de diciembre de 2022 de https://phys.org/news/2022-12-nasa-webb-milestone-quest-distant.html
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