Primeras imágenes del James Webb Parte III

Este es el tercero de una serie de tres artículos donde se analizan en detalle las primeras imágenes dadas a conocer del Telescopio Espacial James Webb.

Puedes ver aquí el primer artículo (la icónica lente gravitacional SMACS 0723 y la Nebulosa del Anillo Sur) y el segundo (análisis espectrográfico de WASP-96b y el Quinteto de Stephan).

En este artículo se presentan la región de formación estelar de la Nebulosa Carina y las de la galaxia Rueda de Carreta (Cartwheel galaxy).

Contenido

Nebulosa Carina

La siguiente imagen es una región bautizada como los Acantilados Cósmicos en el borde noroeste de la brillante Nebulosa Carina, o NGC 3324, ubicada aproximadamente a 7.600 años luz de distancia.

Antes de esta imagen, los telescopios no eran lo suficientemente potentes como para atravesar el capullo de polvo que ocultaba a la vista muchas estrellas recién nacidas. Hasta este momento, los científicos han tenido muy pocos datos sobre la influencia de la multitud de estrellas de baja masa jóvenes y más energéticas.

Esta imagen en el infrarrojo cercano tomada con el instrumento NIRCam, muestra el violento funcionamiento interno de una guardería estelar. Y esos «picos» que se ven son tan altos que se extienden a varios años luz de altura.

El Webb ha revelado lo que ocurre tras estas cortinas que velan la grandiosidad de los nacimientos estelares; se podrá obtener un censo completo de su número e impacto en toda la nebulosa.

Estos «acantilados» pueden parecer las cordilleras escarpadas y brillantes de una montaña cósmica gigante, pero en realidad es una nube ondulante de polvo y gas que da a luz a nuevas estrellas.

En el lado derecho de la imagen podemos ver un grupo de puntos brillantes en el polvo naranja. Es una «vaina de estrellas» de diferentes colores que se están formando. Sus diversos colores y brillos nos hablan de sus diferentes masas.

En esta «vaina cósmica» se forman estrellas, muchos de ellas tendrán la masa de nuestro Sol. Otras serán más pequeñas, y luego un pequeño puñado será aún más masivo.

Estas estrellas recién nacidas seguirán los pasos de sus hermanas mayores que brillan intensamente sobre su polvoriento lugar de nacimiento.

Los colores de estas estrellas están relacionados con su temperatura, siendo las estrellas azuladas las más calientes. Las puntas que presentan las estrellas son picos de difracción. Si se mira más cerca, verás que todos los objetos brillantes en las imágenes JWST tienen el mismo patrón de ocho puntas.
Cuanto más brillante es la luz, más prominente es la característica. Los objetos más tenues como las nebulosas o las galaxias no tienden a presentar tanta distorsión.

El Webb revela viveros estelares emergentes y estrellas individuales que están completamente ocultas en imágenes de luz visible. Chorros protoestelares, que emergen claramente en estas imágenes, salen disparados de algunas de estas estrellas jóvenes. Las fuentes más jóvenes aparecen como puntos rojos en la región oscura y polvorienta de la nube. Los objetos en las primeras y rápidas fases de formación de estrellas son difíciles de capturar, pero la extrema sensibilidad, la resolución espacial y la capacidad de obtención de imágenes de Webb pueden registrar estos escurridizos eventos.

Eventualmente, las estrellas tienen la edad suficiente para «salir de casa» y su intensa radiación ultravioleta quema el gas circundante. Esto talla trozos de la nube de polvo naranja y crea pilares de «vapor», como el que muestra la imagen sobre los «acantilados».

Los astrónomos combinaron las capacidades de las dos cámaras del telescopio para crear una vista nunca antes vista de esta región de formación estelar. Capturada en luz infrarroja por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI), esta imagen combinada revela áreas previamente invisibles de nacimiento de estrellas.

Para mirar dentro de la caótica guardería estelar en una resolución aún mayor, se necesita mirarla en longitudes de onda más largas de luz infrarroja. Es difícil transmitir cuánto más detalle captura esta imagen, que combina luz infrarroja cercana y luz infrarroja media.

La NIRCam, con su resolución nítida y sensibilidad sin igual, revela cientos de estrellas previamente ocultas e incluso numerosas galaxias de fondo. Desde el punto de vista de MIRI, las estrellas jóvenes y sus discos polvorientos de formación de planetas brillan intensamente en el infrarrojo medio, apareciendo de color rosa y rojo. MIRI revela estructuras que están incrustadas en el polvo y descubre las fuentes estelares de chorros y flujos de salida masivos. Con MIRI, el polvo caliente, los hidrocarburos y otros compuestos químicos en la superficie de las crestas brillan, dando la apariencia de rocas irregulares.

Este vivero estelar no es solo un vivero de estrellas, también es un vivero de planetas. Estamos viendo miles, si no millones, de planetas en esta pequeña porción del cielo.

Galaxia Rueda de Carreta (Cartwheel)

Las imágenes de la Galaxia Rueda de Carreta no fueron publicadas hasta el 2 de agosto de 2022. Pero las incluyo aquí por su belleza e importancia. Esta galaxia cae dentro de una categoría de galaxias interactuantes.

En esta imagen compuesta de infrarrojo cercano y medio, los datos MIRI están coloreados en rojo, mientras que los datos NIRCam están coloreados en azul, naranja y amarillo. En medio de los remolinos rojos de polvo, hay muchos puntos azules individuales, que representan estrellas individuales o focos de formación estelar. NIRCam también define la diferencia entre las poblaciones de estrellas más viejas y el polvo denso en el núcleo y las poblaciones de estrellas más jóvenes fuera de él.

Esta galaxia se formó como resultado de una colisión de alta velocidad que ocurrió hace unos 400 millones de años. El Cartwheel se compone de dos anillos, un anillo interior brillante y un anillo exterior colorido. Ambos anillos se expanden hacia afuera desde el centro de la colisión como ondas de choque.

La luz del infrarrojo medio capturada por MIRI revela detalles finos sobre estas regiones polvorientas y estrellas jóvenes dentro de Cartwheel Galaxy, que son ricas en hidrocarburos y otros compuestos químicos, así como en polvo de silicato, como gran parte del polvo en la Tierra. Las estrellas jóvenes, muchas de las cuales están presentes en la parte inferior derecha del anillo exterior, energizan el polvo de hidrocarburo circundante, lo que hace que brille de color naranja. Por otro lado, el polvo claramente definido entre el núcleo y el anillo exterior, que forma los “radios” que inspiran el nombre de la galaxia, es principalmente polvo de silicato. La galaxia espiral más pequeña en la parte superior izquierda de Cartwheel muestra mucho del mismo comportamiento, mostrando una gran cantidad de formación estelar.

Sin embargo, a pesar del impacto, gran parte del carácter de la gran galaxia espiral que existía antes de la colisión permanece, incluidos sus brazos giratorios. Esto lleva a los «rayos» que inspiraron el nombre de Cartwheel Galaxy, que son las rayas rojas brillantes que se ven entre los anillos interior y exterior. Estos tonos rojos brillantes, que se encuentran no solo en toda la rueda de carro, sino también en la galaxia espiral compañera en la parte superior izquierda, son causados por un polvo rico en hidrocarburos que brilla intensamente.

La imagen de arriba es una composición que muestra una imagen óptica de la galaxia Cartwheel y varias galaxias más pequeñas asociadas con el grupo Cartwheel superpuesto con observaciones de radio de alta resolución de hidrógeno neutro (trazado por los contornos verdes). Los rastro de hidrógeno neutro sugiere que la galaxia intrusa podría ser la galaxia ubicada en la parte inferior izquierda de la imagen. Crédito: Curt Struck, Philip Appleton, Kirk Borne, Ray Lucas, Jim Higdon y Victor Blanco.

Curiosamente, se cree que luego del impacto esta galaxia está recuperando su forma. Como la vemos tal cual era hace unos 500 millones de años, si pudiéramos verla hoy, posiblemnte veríamos una galaxia espiral típica.