Cuando se trata de crear nuevas estrellas, la fiesta casi ha terminado en el universo actual. De hecho, casi ha terminado durante miles de millones de años. Nuestra Vía Láctea continúa formando el equivalente a un Sol cada año. Pero en el pasado esa tasa fue hasta 100 veces mayor. Entonces, si realmente queremos comprender cómo se formaron estrellas como nuestro Sol en el universo, necesitamos mirar miles de millones de años en el pasado.

Usando el telescopio espacial James Webb de la NASA como una especie de máquina del tiempo, un equipo de investigadores tiene la intención de hacer precisamente eso. Dirigido por la investigadora principal Jane Rigby del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y el co-investigador principal Joaquin Vieira de la Universidad de Illinois, Champaña, el equipo aprovechará lo natural, telescopios cósmicos llamados lentes gravitacionales. Estos grandes objetos celestes magnificarán la luz de galaxias distantes que se encuentran en el pico de formación estelar o cerca de él.

El fenómeno de las lentes gravitacionales ocurre cuando una gran cantidad de materia, como una galaxia masiva o un cúmulo de galaxias, crea un campo gravitacional que distorsiona y magnifica la luz de los objetos detrás de él, pero en la misma línea de visión. El efecto permite a los investigadores estudiar los detalles de las primeras galaxias demasiado lejanas para ser vistas incluso con los telescopios espaciales más poderosos.

"Estamos estudiando cuatro galaxias que parecen mucho, mucho más brillantes de lo que realmente son, porque han sido magnificados hasta 50 veces. Usaremos lentes gravitacionales para estudiar cómo esas galaxias están formando sus estrellas, y cómo esa formación estelar se distribuye a través de las galaxias, "explicó Rigby.

"Lo bueno de usar fuentes con lentes es que es como una lupa cósmica, donde se extiende la galaxia, por lo que mejora la resolución de su telescopio, "dijo Vieira.

El programa se llama Apuntar a arcos de lentes pancromáticos extremadamente magnificados y su formación estelar extendida, o PLANTILLAS. Aunque PLANTILLAS es un acrónimo, su significado es más profundo. La palabra "plantilla" se refiere a algo que se utiliza como patrón, molde, o guía para diseñar o construir elementos similares. "Queremos que estos cuatro objetivos estén increíblemente bien estudiados, y tener datos realmente buenos para que otros investigadores de Webb puedan usarlos como plantillas, o buenos ejemplos, cuando están trabajando para comprender los datos de una gran cantidad de galaxias que son mucho más débiles, "dijo Rigby.

Una de las principales razones por las que se eligieron estas cuatro galaxias es porque son muy brillantes, haciéndolos fáciles de estudiar. "Todas estas galaxias están formando estrellas como locas, "dijo Vieira.

Estos objetivos también representan gran parte de la variedad de galaxias del universo en términos de cuán polvorientas son. que brillantes son, y cuántas estrellas ya han hecho. Los astrónomos llaman a las galaxias 'polvorientas' cuando sus imágenes se muestran oscuras, a menudo parches borrosos que provienen del polvo en la galaxia que bloquea la luz de las estrellas.

Dos de las galaxias son muy polvorientas, y dos de ellos no tienen polvo en absoluto. Las dos galaxias polvorientas están cada una con una lente de otra, galaxia única. Las dos galaxias que no son muy polvorientas son captadas por cúmulos de galaxias.

De galaxias muy polvorientas, los científicos tienen una imagen de cómo evolucionaron las galaxias. De estudios de galaxias no polvorientas, tienen una imagen diferente. Esas imágenes no siempre coinciden. Se espera que Webb proporcione una historia más completa de la formación de estrellas porque tiene la sensibilidad para ver la luz del polvo calentado por estrellas jóvenes, incluso en galaxias que no tienen mucho polvo, así como la sensibilidad para ver la luz visible. incluso de las galaxias polvorientas.

El equipo de TEMPLATES utilizará tres de los cuatro instrumentos a bordo de Webb, así como muchos de los filtros y configuraciones del telescopio, para obtener la mayor cantidad de datos posible sobre estas galaxias. Además de tomar fotografías, el equipo utilizará espectroscopia, una técnica que revelará la composición química de las galaxias, cómo se mueve el gas, y lo denso y caliente que es ese gas.

Webb permitirá que el equipo realice esas mediciones en cada galaxia. "Es como una disección, "explicó Rigby." Desarmaremos cada parte de la galaxia, en lugar de solo obtener una medición promedio ".

Desbloqueando los misterios de la formación estelar

El equipo de TEMPLATES tiene cuatro objetivos principales:

1. Mide cuántas estrellas nuevas se están formando, para determinar la rapidez con la que las galaxias forman estrellas. Al realizar diferentes tipos de mediciones de las tasas de formación de estrellas para las cuatro galaxias, el equipo planea ver qué tan bien están de acuerdo o en desacuerdo. A través de controles cruzados, el equipo determinará si estas galaxias se encuentran en medio de una vigorosa formación estelar, o si solo están formando una estrella de vez en cuando.
2. Mapee la tasa de formación de estrellas en estas galaxias. Los científicos no saben mucho sobre dónde se forman las estrellas en las galaxias durante la mayor parte del tiempo cósmico. Mapear la formación de estrellas en las galaxias del universo cercano es relativamente fácil, pero es mucho más difícil para las galaxias distantes. Mirando a través de la mayor parte del tiempo cósmico, todas las galaxias distantes parecen muy pequeñas en el cielo y las características individuales no se pueden resolver. Entonces, los científicos no tienen una buena comprensión de dónde se formaron las estrellas en las galaxias en el universo temprano.
3. Compare las poblaciones estelares jóvenes y mayores. Los científicos medirán las estrellas más viejas:estrellas que viven miles de millones de años, como el sol. Ellos determinarán dónde residen esas estrellas dentro de una galaxia, que les informará sobre la historia pasada de la formación estelar. Luego, pueden comparar esos datos con el lugar donde se están formando las nuevas estrellas. Eso revelará cómo ha cambiado la formación de estrellas en las galaxias a lo largo del tiempo, y responder algunas preguntas básicas sobre cómo crecen las galaxias. Por ejemplo, ¿Se acumulan de adentro hacia afuera? o de afuera hacia adentro?
4. Mide las condiciones del gas dentro de estas galaxias. Los científicos determinarán qué parte de la tabla periódica se han acumulado estas galaxias; por ejemplo, cuanto carbono, oxígeno, y nitrógeno que contienen. También medirán otras condiciones físicas, como la densidad del gas.

Ayudar a otros investigadores a comprender Webb

Las observaciones del equipo serán parte del programa de ciencia de salida temprana discrecional del director, lo que proporciona tiempo para proyectos seleccionados al principio de la misión del telescopio. Este programa permite a la comunidad astronómica aprender rápidamente cómo utilizar mejor las capacidades de Webb, al mismo tiempo que produce una ciencia sólida. El equipo también está ayudando a otros investigadores a comprender la mejor manera de tomar datos con este telescopio.

"LAS PLANTILLAS realmente solo rascan la superficie de lo que puede hacer con Webb, "Continuó Rigby." Definitivamente no será la última palabra, es una de las primeras palabras de lo que este telescopio podrá hacer. cómo podemos entender las galaxias. Lo que estamos haciendo con PLANTILLAS es asegurarnos de que estamos comenzando a trabajar con datos magníficos al principio de la misión para comprender realmente cómo aprovechar al máximo las increíbles capacidades de Webb ".

El telescopio espacial James Webb será el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo cuando se lance en 2021. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mira más allá a mundos distantes alrededor de otras estrellas, y sondear las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y Agencia Espacial Canadiense.