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Luminosidad de galaxias de menos de mil millones de años después del Big Bang muestra algo inesperado

Su objetivo es estudiar el universo primitivo cuando se encendieron las primeras estrellas/galaxias, que ionizaron el gas neutro del universo en ese momento y permitieron que la luz brille. Esto se llama la época de reionización.

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Un equipo internacional de investigadores, incluido el Instituto Kavli para la Física y las Matemáticas del Universo (Kavli IPMU), ha estudiado la relación entre el tamaño de las galaxias y la luminosidad de algunas de las primeras galaxias del universo tomadas por el nuevo telescopio espacial James Webb ( JWST), menos de mil millones de años después del Big Bang, informa un nuevo estudio en The Astrophysical Journal Letters.

El resultado es parte del Programa científico de liberación temprana Grim Lens-Amplified Survey from Space (GLASS), dirigido por la Universidad de California, Los Ángeles, el profesor Tommaso Treu. Su objetivo es estudiar el universo primitivo cuando se encendieron las primeras estrellas/galaxias, que ionizaron el gas neutro del universo en ese momento y permitieron que la luz brille. Esto se llama la época de reionización.

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Figura 1. Dos galaxias excepcionalmente brillantes fueron capturadas en el programa GLASS-JWST. Estas galaxias existieron aproximadamente 450 y 350 millones de años después del Big Bang (con un desplazamiento hacia el rojo de aproximadamente 10,5 y 12,5, respectivamente), y los tamaños son de aproximadamente 500 parsecs y 170 parsecs, respectivamente. Crédito: NASA, ESA, CSA, Tommaso Treu (UCLA)

Sin embargo, los detalles de la reionización siguen siendo desconocidos porque los telescopios hasta el día de hoy no han sido capaces de observar en detalle las galaxias en este período de la historia del universo. Descubrir más sobre la época de la reionización ayudaría a los investigadores a comprender cómo han evolucionado las estrellas y las galaxias para crear el universo actual tal como lo vemos.

Un estudio, dirigido por la becaria de Kavli IPMU JSPS, Lilan Yang, y que incluyó al investigador del proyecto Xuheng Ding, utilizó datos de imágenes NIRCAM multibanda del programa GLASS-JWST para medir el tamaño y la luminosidad de las galaxias para determinar la morfología y la relación tamaño-luminosidad del resto. marco óptico a UV.

«Es la primera vez que podemos estudiar las propiedades de la galaxia en marco óptico en reposo con un corrimiento al rojo superior a 7 con JWST, y el tamaño-luminosidad es importante para determinar la forma de la función de luminosidad que indica las fuentes primarias responsables de la reionización cósmica, es decir, numerosas galaxias tenues o galaxias relativamente menos brillantes.

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«La longitud de onda original de la luz cambiará a una longitud de onda más larga cuando viaje desde el universo primitivo hacia nosotros. Por lo tanto, la longitud de onda del marco de reposo se usa para aclarar su longitud de onda intrínseca, en lugar de la longitud de onda observada. Anteriormente, con el telescopio espacial Hubble, sabemos las propiedades de las galaxias solo en la banda UV de marco de reposo. Ahora, con JWST, podemos medir longitudes de onda más largas que UV», dijo el primer autor Yang.

Figura 2: Relaciones tamaño-luminosidad de galaxias observadas en cinco bandas de longitud de onda con pendiente fija debido a datos limitados. Las líneas negras sólidas y discontinuas en el panel F150W muestran la relación derivada de los datos del HST por Shibuya et al. (2015; z ∼ 8) y Huang et al. (2013; z ∼ 5) a una longitud de onda de marco de reposo similar, respectivamente. Crédito: Yang et al.

Los investigadores encontraron la primera relación entre el tamaño óptico y la luminosidad del marco de reposo de las galaxias con un corrimiento al rojo mayor que 7, o aproximadamente 800 millones de años después del Big Bang, lo que les permitió estudiar el tamaño en función de la longitud de onda. Descubrieron que el tamaño medio en la luminosidad de referencia es de aproximadamente 450 a 600 parsecs y disminuyó ligeramente desde el marco óptico en reposo hasta el UV. ¿Pero era esto lo esperado?

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«La respuesta es que no sabemos qué esperar. Los estudios de simulación anteriores dan una variedad de predicciones», dijo Yang.

El equipo también descubrió que la pendiente de la relación tamaño-luminosidad era algo más pronunciada en la banda de longitud de onda más corta cuando se permitía que la pendiente variara.

«Eso sugeriría una mayor densidad de brillo de la superficie a una longitud de onda más corta, por lo tanto, una menor corrección de la incompletitud de la observación al estimar la función de luminosidad, pero el resultado no es concluyente. No queremos sobreinterpretar aquí», dijo Yang.

El artículo del equipo se publicó el 18 de octubre de 2022 en The Astrophysical Journal Letters.

Con información de The Astrophysical Journal Letters

SourceSKYCR.ORG
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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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