En una retransmisión en directo capitaneada por la agencia espacial estadounidense NASA y con participación de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la canadiense (CSA), la nebulosa del Anillo del Sur, el Quintento de galaxias, la nebulosa Carina y el espectro del exoplaneta WASP-96b, cuatro nuevos objetos cósmicos, se dieron a conocer después de que ayer se desvelara el primero, en un acto en el que participó el presidente estadounidense, Joe Biden: el cúmulo de galaxias SMACS 0732 como era hace 4,600 millones de años.
La Nebulosa de los ‘Ocho Estallidos’
La estrella más tenue en el centro de esta escena ha estado enviando anillos de gas y polvo durante miles de años en todas direcciones, y el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha revelado por primera vez que esta estrella está cubierta de polvo. Dos cámaras a bordo de Webb capturaron la última imagen de esta nebulosa planetaria, catalogada como NGC 3132, y conocida informalmente como la Nebulosa del Anillo Sur. Está aproximadamente a 2,500 años luz de distancia.
Esta observación muestra la Nebulosa del Anillo Sur casi de frente, pero si pudiéramos rotarla para verla de canto, su forma tridimensional se vería más claramente como dos cuencos colocados juntos en la parte inferior, abriéndose el uno del otro con un gran agujero en el centro.Dos estrellas, que están encerradas en una órbita estrecha, dan forma al paisaje local. Las imágenes infrarrojas de Webb presentan nuevos detalles en este complejo sistema. Las estrellas, y sus capas de luz, son prominentes en la imagen de la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam) a la izquierda, mientras que la imagen del instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI) a la derecha muestra por primera vez que el segundo la estrella está rodeada de polvo.
La estrella más brillante se encuentra en una etapa anterior de su evolución estelar y probablemente expulsará su propia nebulosa planetaria en el futuro. Mientras tanto, la estrella más brillante influye en la apariencia de la nebulosa. El seguimiento de estas expulsiones permite a los investigadores observar la historia del sistema. Las observaciones realizadas con NIRCam también revelan rayos de luz extremadamente finos alrededor de la nebulosa planetaria.
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La luz estelar de las estrellas centrales fluye donde hay agujeros en el gas y el polvo, como la luz del sol a través de los huecos en una nube. Dado que las nebulosas planetarias existen desde hace decenas de miles de años, observar la nebulosa es como ver una película en cámara excepcionalmente lenta. Cada capa que la estrella infló brinda a los investigadores la capacidad de medir con precisión el gas y el polvo que están presentes en su interior. A medida que la estrella expulsa capas de material, se forman polvo y moléculas en su interior, lo que cambia el paisaje incluso cuando la estrella sigue expulsando material. Este polvo eventualmente enriquecerá las áreas a su alrededor, expandiéndose en lo que se conoce como el medio interestelar.
Webb permitirá a los astrónomos profundizar en muchos más detalles sobre nebulosas planetarias como esta: nubes de gas y polvo expulsadas por estrellas moribundas. Comprender qué moléculas están presentes y dónde se encuentran en las capas de gas y polvo ayudará a los investigadores a refinar su conocimiento de estos objetos.
El Quintento de Galaxias de Stephan
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. NGC 7320 reside a 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 científicos a comprender mejor las estructuras que se ven en un universo mucho más distante. Esta proximidad proporciona a los astrónomos un asiento de primera fila para presenciar la fusión y las interacciones entre las galaxias que son tan cruciales para toda la evolución de las galaxias.
Rara vez los científicos ven con tanto detalle cómo las galaxias que interactúan desencadenan la formación de estrellas entre sí y cómo se altera el gas en estas galaxias. Stephan’s Quintet es un fantástico “laboratorio” para estudiar estos procesos fundamentales para todas las galaxias. Grupos compactos 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 de 24 millones de veces la masa del Sol.
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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.
La Nebulosa Carina
Webb revela viveros estelares emergentes y estrellas individuales que están completamente ocultas en imágenes de luz visible. Debido a la sensibilidad de Webb a la luz infrarroja, puede mirar a través del polvo cósmico para ver estos objetos. Chorros protoestelares, que emergen claramente en esta imagen, salen disparados de algunas de estas estrellas jóvenes. Las fuentes más jóvenes aparecen como puntos rojos en la región oscura y polvorienta de la nube.
Los objetos en las primeras y rápidas fases de formación de estrellas son difíciles de capturar, pero la extrema sensibilidad, la resolución espacial y la capacidad de generación de imágenes de Webb pueden registrar estos escurridizos eventos. Estas observaciones de NGC 3324 arrojarán luz sobre el proceso de formación estelar. El nacimiento de estrellas se propaga con el tiempo, desencadenado por la expansión de la cavidad erosionada. A medida que el borde brillante e ionizado se mueve hacia la nebulosa, empuja lentamente hacia el gas y el polvo. Si el borde encuentra algún material inestable, el aumento de la presión hará que el material colapse y forme nuevas estrellas. Por el contrario, este tipo de perturbación también puede impedir la formación de estrellas a medida que el material de formación de estrellas se erosiona.
Este es un equilibrio muy delicado entre provocar la formación de estrellas y detenerla. Webb abordará algunas de las grandes preguntas abiertas de la astrofísica moderna: ¿Qué determina la cantidad de estrellas que se forman en una determinada región? ¿Por qué las estrellas se forman con cierta masa? Webb también revelará el impacto de la formación estelar en la evolución de gigantescas nubes de gas y polvo. Si bien el efecto de las estrellas masivas, con sus vientos violentos y alta energía, a menudo es evidente, se sabe menos sobre la influencia de las estrellas de baja masa más numerosas.
A medida que se forman, estas estrellas más pequeñas crean chorros estrechos y opuestos que se ven aquí, que pueden inyectar mucho impulso y energía en las nubes. Esto reduce la fracción de material nebular que genera nuevas estrellas. Hasta este momento, los científicos han tenido muy pocos datos sobre la influencia de la multitud de estrellas de baja masa jóvenes y más energéticas. Con Webb, podrán obtener un censo completo de su número e impacto en toda la nebulosa.
Con información de NASA, editor Rob Garner.
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