Desde que los astrónomos pusieron sus ojos por primera vez en los brillantes brazos espirales de nuestra galaxia natal, la Vía Láctea, se han preguntado qué procesos podrían impulsar la evolución de estas estructuras masivas repletas de estrellas. Presumiblemente, esos mismos procesos son la razón por la que vemos una diversidad tan asombrosa de vecindarios galácticos en el universo observable, que contiene aproximadamente 2 billones de galaxias con tamaños, formas y composiciones únicas.
Entonces, en un esfuerzo por mejorar nuestra comprensión de la evolución galáctica, más de 100 astrónomos de más de 80 instituciones en todo el mundo han pedido la Telescopio espacial James Webb (JWST) para realizar un estudio de múltiples épocas, grandes áreas y múltiples longitudes de onda de las regiones más internas de la Vía Láctea. Decodificar la dinámica del corazón de la Vía Láctea, o Centro Galáctico (GC), debería arrojar luz sobre lo que sucede también en muchas otras galaxias de nuestro universo.
Mientras que la vía LácteaEl Centro Galáctico de España es una de las regiones más estudiadas del cielo nocturno y persisten varios de sus misterios astronómicos.
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Por ejemplo, los científicos se preguntan: ¿qué papel juega el agujero negro supermasivo sentado en el centro de nuestra galaxia, Sagitario A*, juega en su evolución? ¿Por qué la formación estelar de nuestra galaxia es más lenta de lo que debería ser en las frías y oscuras nubes moleculares de la zona? ¿Cómo surgen en primer lugar los cúmulos estelares centrales de nuestra galaxia?
¿Por qué el JWST?
“El centro de nuestra galaxia es un desafío de observar por dos razones”, dijo a Space.com Adam Ginsburg, astrónomo de la Universidad de Florida y coautor del documento técnico.
Por un lado, dice Ginsburg, el Centro Galáctico está lleno de estrellas. De hecho, es tan denso que los telescopios más pequeños tienen dificultades para distinguir una estrella de otra. Además, nuestra vista del Centro Galáctico desde Tierra está obstruido por grandes nubes de polvo.
“El JWST resuelve ambos problemas”, explicó Ginsburg, “porque es un telescopio grande, tiene una resolución excelente y puede separar bien las estrellas entre sí. Y, como observa en el infrarrojo, puede ver a través del polvo. Ningún otro El telescopio puede hacer ambas cosas.”
La cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del JWST y su sistema de filtros, que permiten a los astrónomos separar los espectros de luz infrarroja en longitudes de onda emitidas por materiales específicos, hacen que el observatorio sea excepcionalmente capaz de mirar a través de estas densas regiones de polvo. A simple vista, esas regiones parecen vacíos oscuros porque sólo podemos ver longitudes de onda de luz visible, bloqueadas por esos velos de polvo. Las longitudes de onda infrarrojas, sin embargo, pueden cruzar al otro lado y finalmente impactar en los detectores del JWST.
El JWST también es capaz de realizar observaciones en longitudes de onda más largas de luz infrarroja, que utiliza para observar galaxias en el universo primitivo. La luz de estas galaxias se ha estirado o “corrido al rojo” debido a la continua expansión de el universo, donde sus ondas de luz se mueven hacia el extremo rojo del espectro electromagnético (donde se clasifican las longitudes de onda más largas). El proceso también se conoce como efecto Doppler. El infrarrojo tiene una longitud de onda más larga y menor energía que la luz visible, lo que lo hace invisible para los humanos.
Pero aun así, un telescopio no capturaría la imagen completa, razón por la cual la propuesta del equipo sugiere usar varios otros telescopios (antiguos y nuevos) para respaldar los hallazgos del JWST.
Según el documento, se prevé que el estudio incluya el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) y el telescopio espacial Hubbleque ya están en servicio, así como futuros telescopios como el Telescopio espacial romano, el Telescopio Extremadamente Grande del Observatorio Espacial Europeo y el satélite de astrometría JASMINE de Japón. El estudio de múltiples épocas propuesto recopilaría datos sobre el Centro Galáctico en intervalos de uno, cinco y diez años.
¿Qué podríamos aprender?
Una de las mayores preguntas sin resolver sobre la Vía Láctea gira en torno a cómo su agujero negro, Sgr. A*, afectó la evolución de nuestra galaxia natal.
Los astrónomos ya saben que la galaxia masiva agujeros negros como este crecen principalmente alimentándose del gas que rodea los agujeros en forma de placas conocidas como discos de acreción. Por lo tanto, debido a que la presencia de dicho gas también es un ingrediente necesario para la formación de estrellas, es razonable inferir una relación entre la historia de crecimiento de Sgr A* y la tasa de formación de estrellas en el Centro Galáctico. Las observaciones de múltiples épocas propuestas por el Centro Galáctico deberían dar a los astrónomos una idea sólida de cuántas estrellas se están formando y, por lo tanto, de la tasa de crecimiento de Sgr. A*.
Los agujeros negros activos emiten grandes cantidades de radiación electromagnética, pero Sgr A* parece estar relativamente tranquilo en este frente, lo que sugiere que no está consumiendo grandes volúmenes de material. Los astrónomos se refieren a Sgr A* como un agujero negro “quiescente”, lo que significa que está básicamente inactivo: una pista de la historia.
“Sgr. A* es un agujero negro inactivo y parece haber adquirido la mayor parte de su masa en el pasado”, dijo a Space.com Rainer Schödel, astrónomo del Instituto de Astrofísica de Andalucía en España y primer autor del artículo.
Ginsburg explica que el estudio también podría ayudar a los astrónomos a obtener mejores estimaciones de algo llamado función de masa inicial (FMI), que es el número relativo de estrellas grandes y pequeñas que se forman. La función les dice a los astrónomos cuánta luz producen las poblaciones de estrellas. Esto es importante en los estudios de galaxias demasiado lejanas para que los astrónomos puedan ver estrellas individuales.
“Sin embargo, es difícil medir al FMI porque el estrellas más brillantes ir supernova en muy poco tiempo, por lo que no están disponibles el tiempo suficiente para medirlos. El Centro Galáctico nos brinda una buena oportunidad para superar este problema porque contiene muchas estrellas de todas las masas. También es un entorno lo suficientemente diferente al vecindario solar como para que aprendamos algo nuevo sobre cómo aplicar las reglas de formación estelar a otras galaxias”, dice.
¿Cuáles son los obstáculos?
“JWST es un telescopio extremadamente competitivo, con lo que puede ser la tasa de sobresuscripción más alta de cualquier telescopio fabricado: los astrónomos están pidiendo mucho más. tiempo de lo que está disponible”, afirmó Ginsburg.
Cuando los astrónomos hacen una propuesta para utilizar el JWST, se reúne un panel de expertos para evaluar la ciencia relevante. Sin embargo, existen reglas que dicen que si usted está en una propuesta, o si se beneficiaría, entonces no puede evaluar la propuesta (por una buena razón). Esto crea un problema para la comunidad que estudia el Centro Galáctico, ya que casi todos los astrónomos que estudian esta región quieren participar en el programa de reconocimiento del Centro Galáctico JWST.
Eso deja a nadie con el conocimiento específico requerido sobre el tema para revisar la propuesta de manera justa. Por lo tanto, era importante mostrar la astronomía comunidad que existe un amplio consenso sobre la necesidad de realizar dicha encuesta”, dice Ginsburg.
El Centro Galáctico de la Vía Láctea es el único núcleo galáctico que podemos observar donde cada estrella puede ser investigada individualmente. Y cuanto más aprendamos sobre nuestra galaxia, más aprenderemos sobre cómo evolucionan otras galaxias en el cosmos.
Schödel, Ginsburg y los demás autores quieren llevarnos en un viaje desde los suburbios galácticos hasta el centro de la ciudad, donde nos espera una metrópolis bulliciosa y llena de misterio.
Se puede ver un estudio sobre la propuesta en el servidor de preimpresión arXiv. Fue lanzado en línea en octubre.