El telescopio espacial James Webb brinda más datos sobre la evolución de las galaxias y los agujeros negros

El mes pasado, la NASA lanzó un lote de imágenes asombrosas y esperadas desde hace mucho tiempo desde su observatorio espacial más nuevo y poderoso, el Telescopio Espacial James Webb (JWST).

Con un detalle sin precedentes, las imágenes revelaron maravillas distantes como la Nebulosa Carina, la Nebulosa del Anillo Sur y el Quinteto de Stephan, una colección de cinco galaxias deslumbrantes, algunas de las cuales chocan activamente entre sí. Situado en la constelación de Pegaso, el Quinteto de Stephan fue descubierto por el astrónomo francés Édouard Stephan en 1877.

En este “Stephan’s Quintet”, cuatro de las cinco galaxias están unidas gravitacionalmente y forman un grupo compacto de galaxias ubicado a cientos de millones de años luz de distancia en la constelación de Pegaso. Al menos tres galaxias de este grupo chocan activamente entre sí, produciendo ondas de choque que desencadenan la formación de nuevas estrellas. La proximidad del Quinteto de Stephan les da a los astrónomos un asiento de primera fila para observar con el nuevo telescopio espacial, las fusiones e interacciones galácticas. Es que los astrónomos rara vez ven con tanto detalle cómo las galaxias que interactúan provocan la formación de estrellas entre sí y cómo se altera el gas en estas galaxias.

“El Quinteto de Stephan es un laboratorio fantástico para estudiar estos procesos fundamentales para todas las galaxias”, afirman desde la NASA. En un nivel de detalle nunca antes visto, la imagen también muestra salidas impulsadas por un agujero negro supermasivo en una de las galaxias del grupo. Los grupos estrechos de galaxias como este pueden haber sido más comunes en el universo primitivo cuando el material sobrecalentado que caía podría haber alimentado agujeros negros muy energéticos.

Ahora, el Telescopio Espacial James Webb revela el Quinteto de Stephan bajo una nueva luz. Este gigantesco mosaico es la imagen más grande de este impresionante instrumento hasta la fecha y cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna. Construido a partir de casi 1000 archivos de imagen independientes, contiene más de 150 millones de píxeles. La información de Webb proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el universo primitivo.

Webb muestra detalles nunca antes vistos en este grupo de galaxias gracias a su poderosa visión infrarroja y su resolución espacial extremadamente alta. Cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares de nacimiento de estrellas frescas adornan la imagen. Las colas de barrido de gas, polvo y estrellas están siendo extraídas de varias de las galaxias debido a las interacciones gravitatorias. Más dramáticamente, el Telescopio Espacial Webb captura enormes ondas de choque cuando una de las galaxias, NGC 7318B, atraviesa el cúmulo.

Juntas, las cinco galaxias del Quinteto de Stephan también se conocen como Hickson Compact Group 92 (HCG 92). Aunque se llama un “quinteto”, solo cuatro de las galaxias están realmente juntas y atrapadas en una danza cósmica. La quinta y más a la izquierda, llamada NGC 7320, está en primer plano en comparación con las otras cuatro. De hecho, NGC 7320 reside a solo 40 millones de años luz de la Tierra, mientras que las otras cuatro galaxias (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B y NGC 7319) están a unos 290 millones de años luz de distancia. Esto todavía está bastante cerca en términos cósmicos, en comparación con galaxias más distantes a miles de millones de años luz de distancia. Estudiar galaxias relativamente cercanas como estas, ayuda a los astrónomos a comprender mejor las estructuras que se ven en un universo mucho más distante.

Grupos apretados como este pueden haber sido más comunes en el universo primitivo cuando su material sobrecalentado que caía pudo haber alimentado agujeros negros muy energéticos llamados cuásares. Incluso hoy, la galaxia superior del grupo, NGC 7319, alberga un núcleo galáctico activo, un agujero negro supermasivo que tiene unas 24 millones de veces la masa del Sol. Está atrayendo activamente material y emite energía luminosa equivalente a 40 mil millones de soles.

Webb estudió el núcleo galáctico activo en gran detalle con el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI). Las unidades de campo integral (IFU) de estos instrumentos, que son una combinación de una cámara y un espectrógrafo, proporcionaron al equipo de Webb un “cubo de datos” o una colección de imágenes de las características espectrales del núcleo galáctico.

Al igual que la resonancia magnética nuclear (RMN) médica, las IFU permiten a los científicos “cortar y trocear” la información en muchas imágenes para un estudio detallado. Webb atravesó la capa de polvo que rodeaba el núcleo para revelar gas caliente cerca del agujero negro activo y medir la velocidad de los flujos brillantes. El telescopio capturó estos flujos de salida impulsados por el agujero negro con un nivel de detalle nunca antes visto.

En NGC 7320, la galaxia más cercana y más a la izquierda en la agrupación visual, Webb pudo resolver estrellas individuales e incluso el núcleo brillante de la galaxia. Como beneficio adicional, Webb reveló un vasto mar de miles de galaxias de fondo distantes que recuerdan a los campos profundos de Hubble.

Combinados con la imagen infrarroja más detallada del Stephan’s Quintet de MIRI y la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam), los datos obtenidos por Webb proporcionarán una gran cantidad de información nueva y valiosa. Por ejemplo, ayudará a los astrofísicos a comprender la velocidad a la que se alimentan y crecen los agujeros negros supermasivos. Webb también ve regiones de formación estelar mucho más directamente y puede examinar las emisiones del polvo, un nivel de detalle que antes era imposible de obtener.

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