Hubble encuentra un montón de galaxias que Webb debería ver

El Universo está lleno de galaxias masivas como la nuestra, pero los astrónomos no entienden completamente cómo crecieron y evolucionaron. Saben que las primeras galaxias se formaron al menos 670 millones de años después del Big Bang. Saben que las fusiones juegan un papel en el crecimiento de las galaxias. Los astrónomos también saben que los agujeros negros supermasivos están involucrados en el crecimiento de las galaxias, pero no saben exactamente cómo.

Un nuevo estudio de galaxias del Hubble debería ayudar a los astrónomos a comprender algo de esto.

la encuesta se llama Desplazamiento y desplazamiento 3D (3D-DASH.) 3D-DASH es un estudio de espectrometría e imágenes de infrarrojo cercano de alta resolución del cielo que mapea las regiones de formación estelar. Es el más grande de su tipo. El objetivo es encontrar objetos galácticos raros a los que el telescopio espacial James Webb pueda apuntar durante las observaciones de seguimiento.

Un artículo titulado «3D-DASH: The Widest Near-Infrared Hubble Space Telescope Survey» presenta el nuevo mosaico. Se publicará en The Astrophysical Journal y actualmente está disponible en el sitio de preimpresión arxiv.org. La autora principal es Lamiya Mowla, becaria Dunlap en el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Toronto.

«Desde su lanzamiento hace más de 30 años, el Telescopio Espacial Hubble ha liderado un renacimiento en el estudio de cómo han cambiado las galaxias durante los últimos 10 mil millones de años del Universo.dijo el autor principal Mowla. «El programa 3D-DASH amplía el legado de Hubble en imágenes a gran escala para que podamos comenzar a desentrañar los misterios de las galaxias más allá de la nuestra..”

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3D-DASH es una mejora con respecto a un esfuerzo anterior llamado COSMOS. COSMOS cubrió un campo ecuatorial de 2 grados cuadrados utilizando varios telescopios espaciales y terrestres, utilizando espectroscopia, rayos X e imágenes de radio. Contiene más de 2 millones de galaxias que cubren el 75% de la edad del Universo.

Esta imagen muestra la parte del cielo cubierta por COSMOS, el predecesor de 3D-DASH. 3D-DASH cubrirá la misma parte del cielo pero agregará observaciones del infrarrojo cercano. Crédito de la imagen: COSMOS/Caltech.

3D-DASH mejora COSMOS al monitorear todo su contenido en el infrarrojo cercano. Esto es importante porque permite a los astrónomos ver las galaxias más lejanas y antiguas.

El tamaño de la encuesta es fundamental en el estudio de las galaxias. Para ser productivos, los estudios deben identificar fenómenos únicos en el Universo: las galaxias más masivas, las galaxias más antiguas y las galaxias a punto de fusionarse son esenciales para ampliar nuestra comprensión de las galaxias. Lo mismo ocurre con los agujeros negros muy activos. Pero para encontrarlos, los astrónomos necesitan imágenes enormes que puedan filtrar.

Este es el mosaico 3D-DASH.  Los paneles ampliados revelan la riqueza de objetos luminosos que se pueden estudiar en este nivel superficial y de alta resolución del pastel de bodas extragaláctico.  Crédito de la imagen: Mowla et al.  2022.
Este es el mosaico 3D-DASH. Los paneles ampliados revelan la riqueza de objetos brillantes que los astrónomos pueden estudiar en este nivel superficial y de alta resolución del pastel de bodas extragaláctico. Crédito de la imagen: Mowla et al. 2022.

Las encuestas anteriores no fueron tan sólidas porque estaban basadas en tierra. Sufrían de baja resolución, lo que limitaba lo que los astrónomos podían aprender de ellos. 3D-DASH no sufre de estas mismas limitaciones.

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«Tengo curiosidad por las galaxias gigantes, que son las más masivas del Universo formadas por la fusión de otras galaxias. ¿Cómo se desarrollaron sus estructuras y qué causó los cambios en su forma?dice Mowla, quien comenzó a trabajar en el proyecto en 2015 cuando era estudiante de posgrado en la Universidad de Yale. «Fue difícil estudiar estos eventos extremadamente raros a partir de las imágenes existentes, lo que motivó el diseño de esta gran encuesta.«

3D-DASH ha permitido a los astrónomos crear un censo de los raros pares cercanos de galaxias.  Son esenciales para estudiar la evolución de las tasas de fusión de galaxias.  Estos pares de galaxias están separados por menos de 20 kiloparsecs.  Crédito de la imagen: Mowla et al.  2022.
3D-DASH ha permitido a los astrónomos crear un censo de los raros pares cercanos de galaxias. Son esenciales para estudiar la evolución de las tasas de fusión de galaxias. Estos pares de galaxias están separados por menos de 20 kiloparsecs. Crédito de la imagen: Mowla et al. 2022.

DASH son las siglas de Drift And Shift, el nombre de la nueva técnica de imagen que Mowla y sus colegas. DASH es similar a tomar una imagen panorámica con un teléfono inteligente. El método captura múltiples imágenes que luego se unen en una imagen enorme. DASH ahorra mucho tiempo y tomó imágenes en 250 horas que antes habrían tomado 2000 horas.

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Lo hace capturando ocho imágenes por órbita del Hubble en lugar de una. Solo se apunta la primera de cada una de las ocho imágenes, y las siguientes siete no están guiadas y se toman como «deriva y movimiento» del Hubble. La técnica hace que los procedimientos de reducción de datos sean más exigentes, pero el resultado merece la pena.

«3D-DASH agrega una nueva capa de observaciones únicas en el dominio COSMOS y también proporciona un trampolín para las encuestas espaciales de la próxima década.dice Ivelina Momcheva, jefa de ciencia de datos en el Instituto Max Planck de Astronomía e investigadora principal del estudio. «Esto nos da una idea de los futuros descubrimientos científicos y nos permite desarrollar nuevas técnicas para analizar estos grandes conjuntos de datos.«

3D-DASH también permitió a los astrónomos crear un censo de las regiones de formación de estrellas más activas de las raras galaxias masivas de formación de estrellas en los últimos 5 Gyrs.  Cada una de estas imágenes es de 40 kiloparsecs cuadrados.  Crédito de la imagen: Mowla et al.  2022.
3D-DASH también permitió a los astrónomos crear un censo de las regiones de formación de estrellas más activas de las raras galaxias masivas de formación de estrellas en los últimos 5 Gyrs. Cada una de estas imágenes es de 40 kiloparsecs cuadrados. Crédito de la imagen: Mowla et al. 2022.

3D-DASH proporciona una lista de objetivos galácticos para el Telescopio Espacial James Webb, que debería comenzar pronto con las observaciones científicas. Ahí ‘universo primitivo‘ y ‘Galaxias a lo largo del tiempo‘ son dos de los principales objetivos científicos del JWST. «La sensibilidad infrarroja sin precedentes de Webb ayudará a los astrónomos a comparar las galaxias más débiles y antiguas con las grandes espirales y elípticas actuales, ayudándonos a comprender cómo encajan las galaxias durante miles de millones de años», escribe la NASA. La lista de objetivos de 3D-DASH ayudará a avanzar en estos objetivos.

Puede explorar una versión en línea del mosaico aquí.

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