Els astrònoms que estudien l'univers primitiu han fet un descobriment sorprenent fent servir el telescopi espacial James Webb de la NASA: un cúmul de galàxies massives en procés de formació al voltant d'un quàsar extremadament vermell. El resultat ampliarà la nostra comprensió de com els cúmuls de galàxies de l'univers primitiu es van unir i formar la xarxa còsmica que veiem avui.
Un quàsar, un tipus especial de nucli galàctic actiu (AGN), és una regió compacta amb un forat negre supermassiu al centre d'una galàxia. El gas que cau en un forat negre supermassiu fa que el quàsar sigui prou brillant per eclipsar totes les estrelles de la galàxia.
El quàsar explorat per Webb, anomenat SDSS J165202.64+172852.3, va existir fa 11.500 milions d'anys. És inusualment vermell no només pel color vermell intrínsec, sinó també perquè la llum de la galàxia ha estat desplaçada al vermell per la seva enorme distància. Això va fer que Webb, amb una sensibilitat sense precedents a les longituds d'ona infraroges, fos perfectament adequat per examinar la galàxia en detall.
Clic per engrandir. A l'esquerra, el quàsar SDSS J165202.64+172852.3 es destaca en una imatge del telescopi espacial Hubble presa en llum visible i infraroja propera. Les imatges de la dreta i de baix presenten noves observacions del telescopi espacial James Webb a múltiples longituds d'ona. Mostren la distribució i el moviment del gas dins un cúmul de galàxies recentment observat al voltant del quàsar central. Crèdit: NASA, ESA, CSA, STScI, D. Wylezalek (Heidelberg Univ.), A. Vayner i N. Zakamska (Johns Hopkins Univ.) i el Q-3D Team.
Descarregueu la versió completa, sense comprimir, i les imatges de suport de l'Space Telescope Science Institute, fent un clic aquí.
Aquest quàsar és un dels nuclis galàctics més potents coneguts que han estat vistos a una distància tan extrema. Els astrònoms havien especulat que l'emissió extrema del quàsar podria causar un "vent galàctic", empenyent el gas lliure fora de la seva galàxia amfitriona i possiblement influint allà en gran mesura en la futura formació d'estrelles.
Per investigar el moviment del gas, la pols i el material estel·lar de la galàxia, l'equip va utilitzar l'espectrògraf d'infraroig proper (NIRSpec) del telescopi. Aquest potent instrument utilitza una tècnica anomenada espectroscòpia per observar el moviment dels diversos fluxos i vents que envolten el quàsar. El NIRSpec pot recopilar espectres simultàniament a tot el camp de visió del telescopi, en lloc de només en un punt alhora, cosa que permet a Webb examinar simultàniament el quàsar, la seva galàxia i els voltants més amplis.
Estudis anteriors realitzats pel telescopi espacial Hubble de la NASA i altres observatoris van cridar l'atenció sobre els potents fluxos de sortida del quàsar, i els astrònoms havien especulat que la seva galàxia amfitriona es podria estar fusionant amb alguna companya invisible. Però l'equip no esperava que les dades del NIRSpec de Webb indiquessin clarament que no es tractava d'una sola galàxia, sinó almenys tres més que s'arremolinaven al seu voltant. Gràcies als espectres d'una àmplia zona, es van poder cartografiar els moviments de tot aquest material circumdant, cosa que va permetre concloure que el quàsar vermell formava part, de fet, d'un dens nus de formació de galàxies.
"Es coneixen pocs protocúmuls de galàxies en aquesta època tan primerenca. És difícil trobar-los i molt pocs han tingut temps de formar-se des del Big Bang", explica l'astrònoma Dominika Wylezalek, de la Universitat de Heidelberg (Alemanya), que ha dirigit l'estudi amb el Webb. "Això ens podria ajudar a entendre com evolucionen les galàxies en entorns densos. És un resultat apassionant".
Fent servir les observacions de NIRSpec, l'equip va poder confirmar tres companys galàctics d'aquest quàsar i mostrar com estan connectats. Les dades del fitxer del Hubble suggereixen que hi pot haver fins i tot més. Les imatges de la Càmera de Camp Ampli 3 del Hubble havien mostrat material estès que envoltava el quàsar i la seva galàxia, cosa que en va motivar la selecció per a aquest estudi sobre el flux de sortida i els efectes en la seva galàxia amfitriona. Ara, l'equip sospita que podrien haver estat observant el nucli de tot un cúmul de galàxies, només revelat ara per les imatges nítides del Webb.
"La nostra primera ullada a les dades va revelar ràpidament signes clars d'interaccions importants entre les galàxies veïnes", va compartir el membre de l'equip Andrey Vayner, de la Universitat Johns Hopkins a Baltimore, Maryland. "La sensibilitat de l'instrument NIRSpec es va fer palesa immediatament, i em va quedar clar que estem en una nova era de l'espectroscòpia infraroja".
Les tres galàxies confirmades orbiten entre si a velocitats increïblement altes, cosa que indica que hi ha una gran quantitat de massa. Quan es combinen amb la densitat de la regió que envolta aquest quàsar, l'equip creu que es tracta d'una de les zones de formació de galàxies més denses que es coneixen a l'univers primitiu. "Fins i tot un nus dens de matèria fosca no és suficient per explicar-ho", diu Wylezalek. "Creiem que podríem estar veient una regió on dos halos massius de matèria fosca s'estan fusionant". La matèria fosca és un component invisible de l'univers que manté unides les galàxies i els cúmuls de galàxies, i es creu que forma un halo que s'estén més enllà de les estrelles d'aquestes estructures.
L'estudi realitzat per l'equip de Wylezalek forma part de les investigacions del Webb sobre l'univers primitiu. Amb la seva capacitat sense precedents de mirar enrere en el temps, el telescopi ja s'està fent servir per investigar com es van formar i evolucionar les primeres galàxies, i com es van formar els forats negres i van influir en l'estructura de l'univers. L'equip està planejant observacions de seguiment d'aquest inesperat protocúmul de galàxies, i espera utilitzar-lo per comprendre com es formen els cúmuls de galàxies densos i caòtics com aquest, i com es veu afectat pel forat negre supermassiu actiu que hi ha al cor.
Aquests resultats es publicaran a The Astrophysical Journal Letters. Aquesta investigació es va completar com a part del programa de Ciència d'Alliberament Primerenc #1335 de Webb.
El telescopi espacial James Webb és el principal observatori científic espacial del món. Webb resoldrà els misteris del nostre sistema solar, mirarà més enllà, cap a mons llunyans al voltant d'altres estrelles, i explorarà les misterioses estructures i orígens del nostre univers i el nostre lloc. Webb és un programa internacional dirigit per la NASA amb els seus socis, ESA (Agència Espacial Europea) i CSA (Agència Espacial Canadenca).
Ho he vist aquí.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada
Aquí pots deixar el teu comentari