Un equipo de astrónomos, dirigido por el científico investigador asistente de la Universidad Estatal de Arizona, Tim Carleton, descubrió una galaxia enana que apareció en las imágenes del Telescopio Espacial James Webb y que no era el objetivo principal de observación.
Las galaxias están unidas por la gravedad y están formadas por estrellas y planetas, con enormes nubes de polvo y gas, además de materia oscura. Las galaxias enanas son las más abundantes del universo y, por definición, son pequeñas y de baja luminosidad. Tienen menos de 100 millones de estrellas, mientras que la Vía Láctea, por ejemplo, tiene casi 200 mil millones de estrellas.
Las recientes observaciones de galaxias enanas sobre la abundancia de «galaxias ultradifusas» más allá del alcance de grandes estudios espectroscópicos anteriores sugieren que nuestra comprensión de la población de galaxias enanas puede ser incompleta.
En un estudio recientemente publicado, Carleton y el equipo inicialmente observaban un cúmulo de galaxias como parte del proyecto JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).
La galaxia enana, PEARLSDG, apareció en algunas de las imágenes JWST del equipo. No era el objetivo en absoluto, sólo un poco alejado del campo de observación principal, en el área del espacio donde no esperaban ver nada.
Sus resultados han sido publicados en Astrophysical Journal Letters.
PEARLSDG no tenía las características habituales de una galaxia enana que uno esperaría ver. No interactúa con una galaxia cercana, pero tampoco forma nuevas estrellas. Resulta que se trata de un caso interesante de galaxia inactiva aislada.
«Estos tipos de galaxias enanas inactivas aisladas no se habían visto antes, excepto en relativamente pocos casos. En realidad, no se espera que existan dada nuestra comprensión actual de la evolución de las galaxias, por lo que el hecho de que veamos este objeto nos ayuda a mejorar nuestras teorías para formación de galaxias», dijo Carleton. «En general, las galaxias enanas que existen solas siguen formando nuevas estrellas».
Hasta ahora, la comprensión de los astrónomos sobre la evolución de las galaxias mostraba una galaxia aislada que continuaba formando estrellas jóvenes o interactuaría con una galaxia compañera más masiva. Esta teoría no se aplica a PEARLSDG, que se presenta como una población estelar antigua, que no forma nuevas estrellas y se mantiene reservada.
Como sorpresa adicional, se pueden observar estrellas individuales en las imágenes JWST del equipo. Estas estrellas son más brillantes en longitudes de onda JWST; Es una de las galaxias más lejanas en las que podemos ver estas estrellas con este nivel de detalle. El brillo de estas estrellas permite a los astrónomos medir su distancia: 98 millones de años luz.
Para este estudio, Carleton, científico investigador asistente en el Centro Beus de Fundamentos Cósmicos de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU, y el equipo utilizaron una amplia gama de datos.
Esto incluye datos de imágenes de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de JWST; datos espectroscópicos del espectrógrafo óptico DeVeney en el Telescopio Lowell Discovery en Flagstaff, Arizona; imágenes de archivo de los telescopios espaciales Galex y Spitzer de la NASA; e imágenes terrestres del Sloan Digital Sky Survey y el Dark Energy Camera Legacy Survey.
La NIRCam de JWST tiene una resolución angular y sensibilidad muy altas, lo que permite al equipo identificar estrellas individuales en esta galaxia distante. Al igual que las células individuales que se enfocan bajo un microscopio, estas observaciones pusieron de relieve los componentes de PEARLSDG.
Es importante destacar que la identificación de estrellas específicas en las imágenes proporcionó una pista clave sobre su distancia: estas estrellas tienen un brillo intrínseco específico, por lo que, al medir su brillo aparente con JWST, el equipo pudo determinar qué tan lejos están. Resulta que estas estrellas eran algunas de las estrellas más distantes de su tipo que se pueden observar.
Todos los datos de imágenes de archivo, observados en longitudes de onda ultravioleta, óptica e infrarroja, se reunieron para estudiar el color de PEARLSDG. Las estrellas recién formadas tienen una firma de color específica, por lo que la ausencia de dicha firma se utilizó para mostrar que PEARLSDG no estaba formando nuevas estrellas.
El espectrógrafo DeVeney del Telescopio Lowell Discovery difunde la luz de los objetos astronómicos en sus distintos componentes, lo que permite a los astrónomos estudiar sus propiedades en detalle. Por ejemplo, el cambio de longitud de onda específico observado en las características de los datos espectroscópicos codifica información sobre el movimiento de PEARLSDG, utilizando el mismo efecto Doppler que utilizan los radares para medir la velocidad de los conductores en las carreteras de Arizona.
Esto fue clave para demostrar que PEARLSDG no está asociada con ninguna otra galaxia y está verdaderamente aislada.
Además, determinadas características del espectro son sensibles a la presencia de estrellas jóvenes, por lo que la ausencia de esas características corroboró aún más las mediciones de la ausencia de estrellas jóvenes a partir de los datos de imágenes.
«Esto iba absolutamente en contra de las expectativas de la gente sobre una galaxia enana como ésta», dijo Carleton.
Este descubrimiento cambia la comprensión de los astrónomos sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias. Sugiere la posibilidad de que muchas galaxias inactivas aisladas estén esperando ser identificadas y que JWST tenga las herramientas para hacerlo.
Esta investigación fue presentada en la conferencia de prensa de la AAS 243 de enero: Oddities in the Sky.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
