Pols d'estels

El bloc d'Enric Marco

S’obre una nova era en astronomia

Camp profund: SMACS 0723. NASA, ESA, CSA i STScI

Les primeres cinc imatges científiques que l’equip del nou telescopi James Webb (JWST) va presentar en públic fa uns dies no han deixat ningú indiferent. La multitud de detalls nous que s’hi poden veure, la textura de les estructures mostrades, la gran resolució que s’ha aconseguit fan albirar, sense dubte, l’obertura d’una nova era de l’observació espacial.

James Webb, el telescopi de 6 metres de diàmetre situat actualment al punt L2, a 1,5 milions de km de la Terra observa l’Univers en les longituds d’ona de l’infraroig. Les primeres galàxies, un dels principals objectius científics que es pretén estudiar amb aquest telescopi, són tan allunyades en l’espai i el temps que s’han enrogit per l’expansió de l’Univers. A més la pols de les nebuloses i de les galàxies absorbeix la llum emesa per les estructures internes i només l’observació amb radiació infraroja pot mostrar-nos-les.  Així l’ús de detectors infrarojos és absolutament essencial per a estudiar l’univers primerenc i els objectes difusos.

Detall de SMACS 0723. La galàxia el Llimac. NASA, ESA, CSA i STScI

La primera imatge científica presentada per l’equip del JWST va ser la del cúmul de galàxies SMACS 0723. Com a primer plat s’oferí la imatge infraroja més profunda de l’univers obtinguda fins ara. Coneguda com el primer camp profund del James Webb, aquesta imatge del cúmul de galàxies està plena de detalls.

Han aparegut a la vista per primera vegada milers de galàxies desconegudes, inclosos molts altres objectes més febles no mai observats fins ara. I tot això en una fracció minúscula del cel. Per apreciar la magnitud de zona estudiada, aquesta porció de l’univers té aproximadament la mida d’un gra de sorra sobre el dit d’una persona amb el braç estés.

Aquest camp profund, captat per la càmera d’infraroig pròxim (NIRCam), és una composició d’imatges obtingudes a diferents longituds d’ona, durant un total de 12,5 hores. S’ha aconseguit aprofundir en l’univers llunyà a longituds d’ona infraroja molt més enllà dels camps més profunds que obtingué fa anys el telescopi espacial Hubble, per aconseguir els quals va trigar setmanes.

La imatge compara la profunditat d’observació dels telescopis terrestres i alguns espacials com el Hubble comparat amb James Webb.  NASA i Ann Feild.

La imatge mostra el cúmul de galàxies SMACS 0723 tal com era fa 4600 milions d’anys (és a dir, la llum ha trigat aquest temps en arribar al telescopi). Com que des de llavors l’Univers s’ha expandit molt, realment aquest cúmul es trobaria ara mateix a més 5000 milions d’anys-llum de distància.

La càmera NIRCam ha enfocat aquestes galàxies llunyanes que mostren estructures minúscules i febles que mai s’havien vist abans, a més de cúmuls estel·lars i d’altres objectes difusos.

Si ens hi fixem en la imatge podem detectar aspectes fantàstics. Primerament parlem de les estrelles. Són fonamentalment els objectes que tenen espícules o punxes de llum. Com que són objectes molt brillants la llum es difracta, és a dir es desvia en molts camins diferents, a causa dels braços que suporten l’espill secundari del telescopi. Algunes galàxies molt brillants també mostren aquest efecte òptic. Les estrelles visibles que apareixen en el camp observats són poques ja que el tros del cel que abasta el telescopi és molt menut (com un gra de sorra…) i totes pertanyen a la nostra galàxia.

Després tenim al centre de la imatge el cúmul de galàxies SMACS 0723. Com ja he dit, era així fa uns 4600 milions d’anys, quan la Terra s’estava formant. Actualment no tenim ni idea de quin aspecte tindrà el cúmul.

Al voltant del cúmul apareixen uns arcs rogencs. Si t’hi fixes veuràs que hi ha molts, alguns grossos, d’altres fins i molt subtils. Són llums de galàxies llunyanes situades darreres del cúmul de galàxies SMACS 0723. Fins i tot s’ha demostrat que dos d’aquests arcs mostren la llum de la mateixa galàxia.

La massa combinada d’aquest cúmul de galàxies actua com una lent gravitatòria de manera que els raigs de llum de les galàxies molt més llunyanes situades al seu darrere es corben i, a més, fan augmentar-ne la grandària aparent. Aquest efecte es mostra en els arcs lluminosos que apareixen a banda i banda del cúmul central.

L’efecte de lent gravitatòria creat per un cúmul de galàxies relativament pròxim que distorsiona l’espai-temps fa possible que es puguen veure galàxies molt més llunyanes situades al seu darrere. NASA, ESA & L. Calçada.

Finalment veiem galàxies molt enrogides que són realment galàxies molt i molt llunyanes i antigues. Sembla que la llum que ara ens arriba d’elles va eixir d’aquests objectes celestes fa uns 13000 milions d’anys. Per tant, estaríem veient les primeres galàxies de l’Univers, quan aquest tenia menys de 1000 milions anys d’existència. No és això fantàstic?

Com sabem això? Doncs a través del desplaçament de les línies espectrals d’aquestes galàxies enrogides. Si comparem els seus espectres amb els d’una galàxia pròxima, com ha fet l’astrònom Jarle Brinchmann, veurem  la desmesura del seu desplaçament al roig a causa de l’expansió de l’univers. Per a galàxies pròximes diversos elements químics produeixen diverses línies d’emissió en la zona del visible en interaccionar amb la llum. En les galàxies molt i molt llunyanes, aquestes mateixes línies es troben tan desplaçades que s’han de buscar en la zona de l’infraroig.

D’aquesta diminuta galàxia roja se n’ha pogut extraure l’espectre. Mostra la presència de línies d’emissió de diversos elements químics en la zona de l’infraroig. NASA, ESA, CSA i STScI

Hi ha detalls sorprenents en la imatge. En la part superior dreta destaca una galàxia enrogida, allargada i retorçuda com si fora un cuc o una bavosa. Per això els astrònoms l’han anomenat informalment el Llimac. Per seu aspecte sembla estar a milers de milions d’anys-llum més enllà del cúmul. Però, a més, sobre el Llimac s’observa una mena de fil de perles brillants que segurament son cúmuls estel·lars o globulars d’una galàxia extremadament llunyana.

Aquesta ha estat la primera de moltes imatges de camp profund de l’Univers que farà James Webb.  Amb aquestes els investigadors aviat començaran a aprendre més sobre les masses, edats, històries i composició de les galàxies, ja que la missió principal de Webb és buscar les galàxies més primerenques de l’univers.



Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc està protegit per reCAPTCHA i s’apliquen la política de privadesa i les condicions del servei de Google.

Aquesta entrada s'ha publicat dins de Cosmologia, Exoplanetes, Telescopis i observacions, | s'ha etiquetat en , per Enric Marco | Deixa un comentari. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent