Astrofísicos del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA presentan los primeros resultados de su análisis científico
Los resultados del estudio, que fuerondemostrado en la reunión anual de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle mostró que las galaxias jóvenes distantes del Universo primitivo son similares en sus propiedades a las raras pero más conocidas galaxias de guisantes verdes ubicadas en la parte estudiada del Universo.
Galaxias del Universo primitivo en la imagen de Webb. Imagen: NASA, ESA, CSA y STScI
¿Qué son las galaxias guisantes verdes?
Galaxias de guisantes o galaxias de guisantes verdes -este es uno de los tipos de galaxias compactas con formación estelar muy activa. Fueron descubiertos por primera vez en 2009 por astrónomos voluntarios mientras investigaban los resultados del Sloan Digital Sky Survey. Este es un estudio astronómico a gran escala del corrimiento al rojo de estrellas y galaxias, realizado con el telescopio gran angular de 2,5 metros del Observatorio Apache Point.
Los resultados de las observaciones fueron analizados yclasificados por astrónomos voluntarios que participaron en el proyecto Galaxy Zoo. Los investigadores encontraron en las imágenes muchas galaxias pequeñas que parecían puntos verdes brillantes que se asemejaban a guisantes. Tales galaxias están ubicadas relativamente cerca de la Vía Láctea: a una distancia de solo unos pocos cientos de millones de años luz (incomparable con 12-13 mil millones de años luz para las galaxias del Universo primitivo).
Galaxias de guisantes verdes. Imagen: Richard Nowell, CC BY-SA 3.0 a través de Wikimedia Commons
Los colores de las galaxias guisantes son inusuales porqueuna parte significativa de la radiación en ellos proviene de nubes de gas luminoso. Las nubes de gas producen luz en una longitud de onda específica, a diferencia de las estrellas, que emiten en diferentes partes del espectro. Además, las galaxias guisante son muy compactas, en promedio su tamaño es de unos 5 mil años luz o el 5% del tamaño de la Vía Láctea.
¿Qué investigó "James Webb"?
Tres galaxias del Universo primitivo en una imagen de cielo profundo alrededor del cúmulo masivo de galaxias SMACS 0723. Imagen: NASA, ESA, CSA y STScI
En su trabajo, los investigadores analizaron los datosrecopilada mientras exploraba la región del cielo profundo alrededor del cúmulo de galaxias masivo SMACS 0723. Los primeros resultados de este estudio produjeron la primera imagen más famosa y publicada oficialmente por el equipo del Telescopio Espacial James Webb en el verano de 2022.
La masa del cúmulo lo convierte en una lente gravitatoria,que magnifica y distorsiona la apariencia de las galaxias de fondo. Además de crear imágenes coloridas, James Webb usó el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) para analizar los espectros de galaxias seleccionadas en el área de estudio.
¿Qué vieron los astrofísicos?
Entre las galaxias más tenues más allá del cúmulo estabanSe encontraron tres objetos infrarrojos compactos que parecen guisantes verdes. Al mismo tiempo, la lente gravitacional SMACS 0723 amplió la más distante de ellas unas 10 veces, lo que permitió examinar sus características en detalle. Al mismo tiempo, la luz viajó más de 13 mil millones de años luz hasta la Tierra, y la galaxia existía cuando el Universo tenía aproximadamente el 5% de su edad actual.
Análisis de los espectros de emisión de estas galaxias,corregido por corrimiento al rojo, mostró que los picos de emisión en diferentes longitudes de onda de estas galaxias compactas del Universo primitivo y de las galaxias guisante verde coinciden. Las líneas de emisión muestran la radiación característica del hidrógeno, el oxígeno y el neón.
Líneas espectrales de dos galaxias de guisantes verdes (arriba) y tres nuevas galaxias del universo primitivo (abajo). Imagen: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Rhoads et al. 2023
¿Por qué es esto importante?
Las dos galaxias exploradas por Webb contienenoxígeno en aproximadamente el 20% de la Vía Láctea. Esto está muy cerca de las conocidas galaxias de guisantes verdes. La tercera galaxia es aún más inusual: contiene alrededor de un 2% de oxígeno en proporción a la Vía Láctea y puede ser la galaxia químicamente más primitiva conocida.
Vemos estos objetos tal como son.existió hasta hace 13.100 millones de años, cuando el universo era aproximadamente un 5% más viejo que su edad actual. Y vemos que estas son galaxias jóvenes en todos los sentidos, llenas de estrellas jóvenes y gas luminoso que contiene pequeños productos químicos reciclados de estrellas anteriores.
Sangeeta Malhotra, astrofísica del Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA y coautora del estudio
Izquierda:J122051+491255 es una galaxia guisante verde ubicada a unos 170 millones de años luz de la Tierra. Derecha: Una de las nuevas galaxias, 04590, cuya luz ha viajado 13.100 millones de años luz hasta la Tierra. Imagen: SDSS y NASA, ESA, CSA y STScI
Descubrimiento de similitudes entre las primeras galaxias yLos sistemas de guisantes verdes abren oportunidades únicas para estudiar mejor la evolución del Universo. La proximidad de estas galaxias compactas a la Vía Láctea permite utilizar una amplia gama de instrumentos y observaciones para estudiar los procesos que probablemente condujeron a la formación de toda la diversidad del Universo moderno.
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