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La impresionante imagen del universo infrarrojo profundo capturada por el Telescopio Espacial James Webb ha revelado 42 nuevas imágenes de lentes de galaxias y reveló una profundidad sin precedentes de la forma de la lente, que eventualmente puede ayudarnos a ver las primeras galaxias.

revelador de Telescopio espacial James Webb Imagen profunda del presidente estadounidense Joe Biden en una presentación especial evento de la casa blanca Quién fue detenido el 11 de julio, era un secreto muy bien guardado. Los equipos de astrónomos se apresuraron a ser los primeros en analizarlo, con tres nuevos trabajos de investigación publicados en el servidor de preimpresión de la comunidad una semana después de la publicación de la imagen.

«¡Nos molestamos un poco, para ser honestos!» Brenda Fry, astrónoma del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y coautora de uno de los artículos, le dijo a Space.com. “Por lo general, tenemos una advertencia previa de uno o dos años, pero nadie lo ha visto. [this release] Viene en este momento».

Galería: Las primeras imágenes del Telescopio Espacial James Webb Relacionado: ¿Cómo funciona el telescopio espacial James Webb?

los galaxia El cúmulo SMACS J0723.3-7327, conocido abreviadamente como SMACS J0723, se encuentra entre un grupo de cúmulos de galaxias fotografiados por Webb para varios estudios de lentes gravitacionales. Además de eso, dijo Frye, no ha habido nada excepcional en SMACS J0723, hasta ahora.

bellamente elegido [to be one of the first images] Porque era un objetivo relativamente desconocido».

lente de gravedad Un fenómeno en el que la gravedad de un objeto muy masivo hace que el espacio se doble en una forma similar a una lente óptica, distorsionando la luz de lo que sea que esté detrás de la lente y amplificándola en brillo. Los cúmulos galácticos son lentes particularmente efectivos porque contienen una enorme cantidad de masa (en el caso de SMACS J0723, aproximadamente 100 billones de veces la masa del Sol) en un volumen relativamente compacto con un diámetro de aproximadamente 3 a 5 millones de años luz. .

Encuestas anteriores realizadas por telescopio espacial Hubble y jubilado Observatorio espacial Herschel Encontraron algunas imágenes lenticulares de galaxias de fondo en su observación SMACS J0723. Pero Webb está llevando la investigación a un nivel completamente nuevo.

El equipo de Frye, dirigido por el estudiante graduado Massimo Pascal de la Universidad de California, Berkeley, descubrió 42 nuevas imágenes de lentes en el fondo de la nueva imagen de campo profundo. Las lentes gravitacionales pueden crear múltiples imágenes de la misma galaxia, por lo que estas 42 imágenes representan 19 galaxias individuales. Otro equipo dirigido por Gabriel Caminha del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania contó 27 imágenes con una nueva lente.

Sea cual sea el resultado final, estas imágenes lenticulares permiten a los científicos afinar el mapa de cómo la materia es visible y visible. oscuro – Distribuido en la serie SMACS J0723, diseñando así la forma de la lente. Uno de los nuevos trabajos de investigación, de un equipo dirigido por Guillaume Mahler de la Universidad de Durham, concluye que la mayor parte de la masa se concentra en la galaxia más brillante y masiva del cúmulo.

«Nuestros modelos no solo describen la masa, sino que también podemos usarlos para describir la ampliación de estas imágenes lenticulares», dijo Pascal a Space.com.

Actualmente, la galaxia más distante confirmada es un objeto distante conocido como GN-z11que tiene un corrimiento al rojo de 11.09, lo que significa que lo vemos como era hace 13.400 millones de años, es decir, solo 400 millones de años después la gran explosión. («Desplazamiento al rojo» se refiere al estiramiento de la longitud de onda de la luz que se produce cuando el universo se extiende entre un objeto distante y el espectador. Cuanto mayor sea el factor de desplazamiento al rojo, más distante será la fuente de luz).

El candidato más lejano es HD1, que se detectó con un corrimiento al rojo de 13, nos parece como lo hizo solo 300 millones de años después del Big Bang. y recientemente, Primeros resultados de Web Identificó otra galaxia candidata a redshift 13, llamada GLASS-z11. Sin embargo, los astrónomos no han confirmado el corrimiento al rojo de HD1 o GLASS-z11.

Se espera que Webb rompa estos dos récords de corrimiento al rojo, aunque aún no se ha determinado si alguna de las galaxias con lentes vistas en SMACS J0723 está más lejos de Gn-z11 o HD1. Pascal y Frey están interesados ​​en mapear un fenómeno llamado «curva crítica», porque es a lo largo de estas curvas que la lente gravitacional usa la mayor fuerza de aumento y donde los astrónomos tienen la mejor oportunidad de ver Las primeras galaxias.

«El aumento típico en el grupo de lentes es de cerca de 10 veces, lo que no es suficiente para ver las primeras galaxias», dijo Frey. «Pero si miramos cerca de la curva crítica, ahí es donde las cosas se magnifican cientos o incluso miles de veces».

Piense en una curva crítica como las líneas de contorno en un mapa topográfico de una superficie una tierra. Cuanto más se agrupen estas líneas de contorno, más alto se elevará cualquier punto dado en la superficie. De manera similar, la curva crítica es donde convergen las líneas de contorno de los potenciales gravitatorios, y cuantos más hay, mayor es la fuerza de ese potencial y el aumento concomitante. La ubicación y la forma de las imágenes con una lente pueden dar una indicación de dónde se encuentra la curva crítica.

«En última instancia, lo que queremos hacer es mirar directamente a lo largo de la curva crítica donde el aumento es mayor, y ahí es donde vamos a encontrar las galaxias con mayor corrimiento al rojo», dijo Frey.

Es por esta razón que el trío inicial de nuevos artículos de Webb sobre campo profundo se enfoca en modelar la cantidad y distribución de materia en la masa frontal y, por lo tanto, la forma de la lente y la ubicación de la curva crítica.

Sin embargo, el modelado también puede contarnos sobre la historia del cúmulo galáctico.

«Encontramos que la distribución general fue un poco más larga de lo esperado», dijo Pascal. “Tal vez eso dice algo sobre Historial de fusión de clústeresy podemos extrapolar a partir de eso y aprender algo sobre la formación del bloque como un todo, lo que ocurre en un entorno muy caótico donde gravedad De todas estas galaxias se tiran unas a otras».

El próximo paso inmediato para Pascal, el equipo de Frey y los otros dos autores de los artículos es seguir el proceso de revisión por pares para ver estos hallazgos publicados en revistas científicas. Además, los datos de NIRISS (Near Infrared Imager and Slit Spectrophotometer) están a la espera de ser analizados y deberían ayudar a los científicos a determinar el corrimiento al rojo espectral de las galaxias lenticulares y ver qué tan lejos están. (La imagen de campo profundo fue capturada por NIRCam, la cámara de infrarrojo cercano).

“Antes de que Webb lo filmara, SMACS J0723 no era la estrella del espectáculo”, dijo Pascal. «Ahora, de repente, hay hoja tras hoja, lo que realmente habla de cuán poderosa es Webb Web, para revelar cosas que no podíamos ver antes».

La versión inicial del artículo de Pascal y Free se puede encontrar aqui. Las otras dos tarjetas están disponibles. aqui Y el aqui.

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