Una colaboración épica entre Hubble y JWST

En 2012, como parte del Encuesta masiva por conglomerados (MACS), el El telescopio espacial Hubble (HST) descubrió un par de cúmulos de galaxias en colisión (MACS0416) que eventualmente se combinarán para formar un grupo aún mayor. Ubicado a unos 4.300 millones de años luz de la Tierra, el cúmulo MACS0416 contiene varias lentes gravitacionales que permiten a los astrónomos retroceder en el tiempo y observar las galaxias tal como aparecían cuando el Universo era joven. En un nueva colaboración que simboliza el paso de la antorcha, el venerable Hubble y el Telescopio espacial James Webb (JWST) se unieron para realizar un estudio extremadamente detallado de MACS0416.

Este grupo fue el primero de una serie de vistas muy profundas encargadas en 2014 como parte de un proyecto sin precedentes. Campos fronterizos programa. Esta colaboración utilizó cúmulos de galaxias masivos para realizar estudios de lentes gravitacionales, un fenómeno inicialmente predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein. Basé sur la façon dont la force gravitationnelle des objets massifs modifiera la courbure de l’espace-temps autour d’eux, ce programme s’est appuyé sur des amas de galaxies au premier plan pour amplifier la lumière des objets plus faibles et plus éloignés en el fondo.

Las imágenes tomadas por Hubble de MACS0416 se publicaron en 2014 y se utilizaron en el Lentes de cúmulos y estudio de supernovas con el Hubble (CLASH) para ayudar a los científicos a observar el Universo temprano y mapear la distribución de la materia oscura. Con el otras vistas de campo muy profundas Adquiridas por el programa Frontier Fields, estas imágenes proporcionaron a los astrónomos las vistas más profundas del Universo jamás vistas. También estableció Hubble como misión pionera en la búsqueda de galaxias más débiles y distantes que existieron en el Universo temprano (alrededor de mil millones de años después del Big Bang).

Uno de los muchos objetivos del JWST es utilizar sus instrumentos infrarrojos de última generación para construir sobre estos cimientos y proporcionar un estudio aún más profundo del Universo temprano. Combinación Hubblela poderosa óptica de WebbUtilizando imágenes infrarrojas, los dos telescopios espaciales produjeron una imagen compuesta que muestra lo mejor de ambos observatorios. La luz visible e infrarroja combinada, que abarca de 0,4 a 5 micrones en el espectro del infrarrojo cercano (NIR), proporciona una de las vistas más completas del Universo jamás obtenida y revela una gran cantidad de detalles.

Esto incluye una multitud de galaxias fuera del cúmulo y fuentes distantes que varían en distancia (y tiempo). Para ilustrar las distancias, las longitudes de onda más cortas están codificadas en azul, las longitudes de onda más largas en rojo y las longitudes de onda intermedias en verde. Las galaxias azules fueron mejor detectadas por Hubble, y muchas mostraron una intensa formación estelar, mientras que las galaxias más rojas estaban mejor representadas por Webb. Algunas galaxias también aparecen muy rojas porque contienen una gran cantidad de polvo cósmico que absorbe la luz en el extremo azul del espectro.

Más allá de la estética, la imagen revela varios objetos cuyo brillo varía con el tiempo (es decir, objetos efímeros), que era el objetivo de la campaña. Para localizar estos objetos en MACS0416, el equipo utilizó tres épocas de observaciones obtenidas como parte de PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science) – Programa de Observación en Tiempo Garantizado (GTO) 1176. Este programa tenía como objetivo estudiar las épocas de ensamblaje de galaxias. y el crecimiento del núcleo galáctico activo (AGN) en el Universo temprano e incluyó observaciones de siete cúmulos con lentes gravitacionales, tomadas con semanas de diferencia.

Estos se combinaron con observaciones adicionales del Encuesta por conglomerados imparcial canadiense NIRISS (CANUC). Esto produjo 14 transitorios en todo el campo de visión, incluidos doce ubicados en tres galaxias muy ampliadas, probablemente estrellas individuales o sistemas multiestelares. Los dos transitorios restantes se encuentran en galaxias de fondo más moderadamente agrandadas y probablemente sean supernovas. Un objeto destacó especialmente: un sistema estelar localizado que se amplió en un factor de al menos 4.000 en una galaxia que existió unos 3.000 millones de años después del Big Bang.

El equipo apodó a este sistema estelar «Mothra», en parte debido a su naturaleza extremadamente brillante y magnificada, pero también para acompañar a otra estrella con lente que el equipo había identificado previamente y apodada «Godzilla». Mothra también fue visible en las observaciones del Hubble obtenidas en 2014, lo cual es sorprendente dado que efectos de lente tan fuertes se deben a alineaciones casuales entre una galaxia en primer plano y una estrella en segundo plano. El equipo plantea la hipótesis de que esto se debe a un objeto lente adicional en primer plano (quizás un cúmulo de estrellas), que estiman que tiene entre 10.000 y 1 millón de masas solares.

Aún así, el hecho de que el equipo haya podido encontrar tantos transitorios a partir de observaciones realizadas en un tiempo relativamente corto sugiere que se podrían encontrar muchos más en este y otros grupos. Esto será posible gracias al seguimiento periódico con Webb mientras continúa su misión prevista para diez años (con posibles extensiones a veinte). EL Hubble ¡La misión, por su parte, ha estado en funcionamiento continuo durante treinta años y no muestra signos de desaceleración!

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