Descubriendo Redes de Incubadoras Estelares en Galaxias Cercanas
Janice Lee (NOIRLab) y su equipo utilizaron el Telescopio Espacial James Webb (JWST) para estudiar la formación estelar, el gas y el polvo en galaxias cercanas con una resolución sin precedentes en longitudes de onda infrarrojas
16 Feb. 2023
Al observar el cosmos con su visión de alta resolución en longitudes de onda infrarrojas, el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, la ESA y la CSA han abierto un campo completamente nuevo para estudiar el funcionamiento de la formación estelar y el impacto del nacimiento de las estrellas en la galaxia que las rodea.
Esto es una gran noticia para Janice Lee, astrónoma de NOIRLab y Científica Jefe del Observatorio Internacional Gemini. Lee se esfuerza por conocer mejor los procesos que impulsan la formación estelar en diversos entornos galácticos y también los procesos que pueden detenerla.
El objetivo de esta investigación es comprender mejor cómo la formación estelar moldea el aspecto de una galaxia y dirige su evolución. Un elemento crítico de este proceso es la función que desempeña el polvo y el gas que habitan el espacio entre las estrellas dentro de una galaxia: el medio interestelar o ISM por sus siglas en inglés.
“El JWST está revolucionando los campos de la astrofísica, entre los que destaca el estudio de las primeras etapas de la formación estelar y el polvoriento medio interestelar”, afirma Lee con entusiasmo.
Con este fin, Lee es miembro principal del proyecto PHANGS (Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS, en español, física con alta resolución angular en galaxias cercanas), creado para documentar el proceso de cómo la radiación y la energía de las estrellas jóvenes afectan al ISM y si, en consecuencia, el ISM desencadena la formación de nuevas estrellas o si esta “retroalimentación” o feedback de las estrellas jóvenes impide futuras formaciones estelares. Saber el dónde, el cuándo y el cómo de la formación estelar tiene un impacto crucial en la evolución a gran escala de una galaxia.
Así pues, con la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam) y el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del JWST, PHANGS está observando 19 galaxias espirales cercanas en vista frontal, y ya se han publicado resultados en 21 artículos basados en cuatro de ellas (M74, NGC 7496, IC 5332 y NGC 1365) para una publicación especial de PHANGS en la revista Astrophysical Journal Letters, y que además incluye imágenes espectaculares.
“Las imágenes no sólo tienen una belleza impresionante, sino que también ilustran gráficamente la física de la formación estelar, la retroalimentación estelar y el ISM”, afirma Lee.
Las imágenes de las cuatro galaxias muestran redes de filamentos polvorientos que siguen los brazos espirales de las galaxias. También se observan estructuras en formas de caparazón que vienen de las burbujas emanadas en el gas interestelar que fue creado por el feedback de la formación estelar, la radiación y los vientos de las estrellas jóvenes, así como de la energía explosiva de las supernovas. Dentro de estas burbujas surgen las grandes preguntas que queremos responder.
¿La retroalimentación de las estrellas hace que el gas circundante sea demasiado caliente para formar estrellas? O bien, ¿la compresión del gas en las paredes de las burbujas crea entornos en los que el gas es lo bastante denso como para desencadenar el colapso gravitatorio y el nacimiento de nuevas estrellas? ¿Cómo afecta a estos procesos el entorno de la galaxia que las alberga?
El JWST contribuirá en gran medida a responder estas preguntas gracias a su principal característica: su sensibilidad a la luz infrarroja. Aunque la luz visible de las estrellas recién nacidas es absorbida por el polvo, ese polvo calentado brilla luego en el infrarrojo medio, lo que permite a Lee y sus colegas encontrar las incubadoras estelares más jóvenes en zonas que son completamente oscuras para las imágenes del Hubble.
“Las observaciones en el infrarrojo medio han sido fundamentales para comprender esta fase temprana de formación estelar, ya que está oculta bajo una capa de polvo que bloquea el paso de la luz visible”, afirma Lee.
¡Y esa es realmente la pieza que faltaba! Estudios anteriores de las galaxias realizados por PHANGS, con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, la instalación internacional Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y el instrumento MUSE del Very Large Telescope de ESO, ya han obtenido datos de alta resolución en las longitudes de onda ultravioleta, óptica y de radio, pero son estas últimas observaciones las que añaden una pieza esencial al rompecabezas y ofrecen a los astrónomos una imagen más completa del ciclo de retroalimentación que influye en la formación estelar.
“Si combinamos nuestras nuevas imágenes del JWST con las observaciones en todo el espectro electromagnético que captan todas las etapas principales del ciclo de formación estelar, podemos dar un seguimiento a la progresión de la formación estelar en sus unidades fundamentales: desde las nubes moleculares hasta las estrellas y los cúmulos estelares”, afirmó Lee.
