Capture tudo o que reluz nas galáxias

Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA

Uma equipe de pesquisa internacional examinará estrelas, aglomerados de estrelas e poeira em 19 galáxias próximas.

Para entender as galáxias, você precisa entender como as estrelas são formadas. Mais de 100 pesquisadores de todo o mundo colaboraram para compilar observações de galáxias espirais próximas tiradas com os telescópios de rádio, visível e ultravioleta mais poderosos do mundo – e em breve adicionarão um conjunto completo de imagens infravermelhas de alta resolução de NASAde Telescópio Espacial James Webb. Com este conjunto de dados inovador, os astrônomos poderão estudar estrelas à medida que começam a se formar dentro de nuvens de gás escuras e empoeiradas, desembaraçá-las à medida que essas estrelas incipientes explodem para longe desse gás e poeira e identificar estrelas mais maduras que estão sendo expelidas. camadas de gás e poeira – tudo isso.Pela primeira vez em uma variedade de galáxias espirais.

Esta imagem da galáxia espiral NGC 3351 combina observações de vários observatórios para revelar detalhes sobre suas estrelas e gases. Observações de rádio do Atacama Large Millimeter/Submatrix Array (ALMA) mostram um gás molecular denso em roxo. O instrumento Multi-Unit Spectral Explorer (MUSE) do Very Large Telescope se destaca quando estrelas jovens e massivas iluminam seus arredores, brilhando em vermelho. As imagens do Telescópio Espacial Hubble destacam faixas de poeira em branco e estrelas recém-formadas em azul. Imagens infravermelhas de alta resolução do Telescópio Espacial Webb ajudarão os pesquisadores a determinar onde as estrelas se formam atrás da poeira e estudar os estágios iniciais da formação de estrelas nesta galáxia. Crédito: Ciência: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; Processamento de imagem: Joseph DePasquale (STScI)

As espirais são algumas das formas mais cativantes do universo. Eles aparecem em intrincadas conchas, teias de aranha cuidadosamente construídas e até mesmo nos cachos das ondas do mar. Espirais em escalas cósmicas – como vistas em galáxias – são ainda mais impressionantes, não apenas por sua beleza, mas também pela enorme quantidade de informações que contêm. Como se formam as estrelas e os aglomerados estelares? Até recentemente, a resposta completa estava fora de alcance, barrada por gás e poeira. Durante seu primeiro ano de operações, o Telescópio Espacial James Webb da NASA ajudará os pesquisadores a completar um mapeamento mais detalhado do ciclo de vida estelar usando imagens infravermelhas de alta resolução de 19 galáxias.

O telescópio também fornecerá algumas “peças de quebra-cabeça” importantes que estão faltando até agora. “JWST toca muitas fases diferentes do ciclo de vida estelar – todas com tremenda precisão”, disse Janice Lee, cientista-chefe do Observatório NOIRLab Gemini da National Science Foundation em Tucson, Arizona. “O Webb revelará a formação de estrelas em seus estágios iniciais, assim como o gás colapsa para formar estrelas e a poeira circundante aquece.”

Leigh foi acompanhado por David Thalker da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland, Katherine Krickell da Universidade de Heidelberg, na Alemanha, e 40 membros adicionais do programa de pesquisa multi-comprimento de onda conhecido como PHANGS (High Angular Resolution Physics of Nearby Galaxies). sua missão? Não apenas para desvendar os segredos da formação de estrelas usando as imagens infravermelhas de alta resolução do Webb, mas também para compartilhar conjuntos de dados com toda a comunidade astronômica para acelerar a descoberta.

Ritmos de formação de estrelas

O PHANGS é novo, em parte, porque reuniu mais de 100 especialistas internacionais para estudar a formação estelar do início ao fim. Eles visam galáxias que podem ser vistas de frente da Terra e que estão, em média, a 50 milhões de anos-luz de distância. A maior colaboração começou com imagens de micro-ondas de 90 galáxias do Grande Aglomerado de Atacama Milímetro/Submilimétrico (Alma) No Chile. Os astrônomos usam esses dados para produzir mapas moleculares de gás para estudar as matérias-primas para a formação de estrelas. Uma vez em telescópio muito grandeespectrofotômetro multiunidadesMeditação), também no Chile, online, e obteve dados conhecidos como espectros para estudar os estágios posteriores da formação de estrelas para 19 galáxias, especialmente depois que os aglomerados de estrelas removeram gás e poeira próximos. baseado no espaço telescópio espacial Hubble Ele forneceu observações ópticas visíveis e ultravioletas de 38 galáxias para adicionar imagens de alta resolução de estrelas individuais e aglomerados de estrelas.

Esta imagem da galáxia espiral NGC 1300 combina várias observações para mapear aglomerados de estrelas e gases. A luz de rádio observada pelo Atacama Large Millimeter/Subscale Array (ALMA), representada em amarelo, destaca nuvens de gás molecular frio que fornecem a matéria-prima a partir da qual as estrelas são formadas. Os dados do instrumento Multi-Unit Spectrograph (MUSE) do Very Large Telescope são representados em vermelho e roxo, capturando o efeito de estrelas jovens e massivas no gás circundante. A luz visível e ultravioleta capturada pelo Telescópio Espacial Hubble destaca as faixas de poeira em ouro e estrelas muito quentes em azul. Imagens infravermelhas de alta resolução do Telescópio Espacial Webb ajudarão os pesquisadores a determinar onde as estrelas se formam atrás da poeira e estudar os estágios iniciais da formação de estrelas nesta galáxia.
Créditos: Ciência: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI)

Os elementos ausentes, que Webb preencherá, são amplamente encontrados em regiões de galáxias obscurecidas pela poeira – regiões onde as estrelas estão começando a se formar ativamente. “Vamos ver claramente aglomerados de estrelas nos núcleos dessas densas nuvens moleculares das quais tínhamos apenas evidências indiretas antes”, disse Thalker. “O Webb nos dá uma maneira de olhar dentro dessas ‘fábricas de estrelas’ para ver aglomerados de estrelas recém-montados e medir suas propriedades antes de evoluírem.”

Os novos dados também ajudarão a equipe a determinar as idades dos grupos estelares em uma amostra diversificada de galáxias, o que ajudará os pesquisadores a construir modelos estatísticos mais precisos. “Sempre contextualizamos as pequenas escalas no quadro geral das galáxias”, explicou Krickell. “Usando o Webb, vamos traçar a sequência evolutiva das estrelas e aglomerados de estrelas de cada galáxia.”

Outra resposta importante que eles estão procurando envolve a poeira ao redor das estrelas no meio interestelar. O Webb os ajudará a identificar regiões de gás e poeira associadas a regiões específicas de formação de estrelas e quais regiões interestelares estão flutuando livremente. “Não era possível antes, fora das galáxias mais próximas”, acrescentou Thelker.

A equipe também está trabalhando para entender o momento do ciclo de formação estelar. “As linhas do tempo são muito importantes em astronomia e física”, ele me disse. “Quanto tempo leva cada estágio da formação estelar? Como essas escalas de tempo podem diferir em diferentes ambientes galácticos? Queremos medir o tempo que essas estrelas se liberam de suas nuvens de gás para entender como a formação estelar é interrompida.”

conhecimento para todos

Essas notas Webb serão tomadas como parte do programa do Tesouro, o que significa que não apenas estarão imediatamente disponíveis ao público, mas também terão um valor científico amplo e duradouro. A equipe criará e lançará conjuntos de dados que alinham os dados do Webb com cada um dos conjuntos de dados complementares do ALMA, MUSE e Hubble, permitindo que futuros pesquisadores investiguem cada galáxia e seus aglomerados estelares com facilidade, alternando entre diferentes comprimentos de onda – e ampliando em pixels fotos individuais. Eles fornecerão inventários de diferentes fases do ciclo de formação estelar, incluindo regiões de formação estelar, estrelas jovens, aglomerados estelares e características locais da poeira.

Esta pesquisa será realizada como parte dos programas General Observer (GO) da Webb, que são selecionados competitivamente usando um sistema de revisão dupla anônima, o mesmo sistema usado para alocar tempo no Telescópio Espacial Hubble.

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. Webb vai resolver os mistérios do nosso sistema solar, olhar além para mundos distantes em torno de outras estrelas e explorar as misteriosas estruturas e origens do nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros ESA (Agência Espacial Européia) e a Agência Espacial Canadense.