La visión infrarroja de Webb ayudará a los investigadores
a calcular la población de estrellas jóvenes
Hace
miles de millones de años, el joven universo resplandecía con la luz brillante
de miles de estrellas que cobraban vida. Las estrellas jóvenes que surgen
de este "baby boom" estelar están demasiado lejos y son demasiado
débiles para que incluso los telescopios más poderosos puedan estudiar en
detalle.
Los astrónomos utilizarán el próximo Telescopio Espacial James
Webb de la NASA para estudiar el nacimiento de las estrellas en la cercana
galaxia de la Nube de Magallanes, que contiene algunas de las mismas
condiciones que existían en las galaxias durante la época de mayor formación
estelar del universo.
La aguda visión infrarroja de Webb ayudará a los
investigadores a realizar un censo de estrellas de masa media como nuestro Sol
todavía envuelto en sus densos y polvorientos capullos en el vivero estelar
gigante NGC 346, ubicado a unos 200,000 años luz de distancia. Este censo
podría ayudar a los astrónomos a desarrollar una imagen más clara de cómo las
galaxias de hace mucho tiempo produjeron estrellas tan rápidamente.
El resplandor deslumbrante de las
estrellas jóvenes domina las imágenes de la gigantesca guardería estelar NGC
346, en la vecina galaxia enana llamada la Pequeña Nube de
Magallanes. Pero esta belleza fotogénica es más que una "cara
bonita".
NGC
346 es un proxy cercano para las innumerables regiones de formación estelar que
existían cuando el universo estaba en llamas con formación de estrellas solo
unos pocos miles de millones de años después del Big Bang. Los astrónomos
no tienen telescopios lo suficientemente potentes como para estudiar los
detalles de la formación de estrellas en estas lejanas galaxias del "baby
boom".
El Telescopio Espacial Hubble fotografió NGC 346 para identificar
las estrellas ópticamente brillantes. Sin embargo, para comprender el
proceso de formación estelar, los astrónomos deben mirar a través de los
viveros estelares polvorientos. Los observadores utilizarán la aguda
visión infrarroja del Telescopio Espacial James Webb de la NASA para estudiar
NGC 346, lo que podría ayudarles a desarrollar una imagen más clara de cómo las
galaxias de hace mucho tiempo producían estrellas a una velocidad tan tremenda.
Webb
permitirá a los astrónomos realizar un análisis detallado y sin precedentes de
una región de formación estelar deficiente en elementos más pesados que el hidrógeno
y el helio. En el universo muy temprano, solo el
hidrógeno y el helio (cocinados en el big bang) estaban disponibles como
materia prima para la formación de estrellas. Las generaciones posteriores
de estrellas crearon elementos más pesados en sus núcleos
mediante la fusión nuclear y las explosiones de
supernovas. Estos elementos, como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno,
se reciclan a través de generaciones posteriores de estrellas, planetas y, en
el caso de la Tierra, todas las formas de vida.
Otro
vínculo entre NGC 346 y el apogeo de la formación de estrellas es la gran
cantidad de estrellas jóvenes y masivas que residen en estas áreas
fértiles. Estos gigantes estelares causan estragos en su entorno al
desencadenar la abrasadora radiación ultravioleta y los poderosos vientos
estelares (corrientes de partículas cargadas). La energía de estas
estrellas monstruosas que "acosan" puede destruir nubes de gas y
polvo que forman estrellas, e interrumpir los discos que rodean a las estrellas
donde se pueden formar planetas.
"La
Pequeña Nube de Magallanes podría ser un laboratorio astrofísico local para
estudiar los procesos que ocurrieron en la época de mayor formación de
estrellas, porque esas primeras galaxias contenían muchas estrellas masivas y
tenían deficiencias en elementos más pesados", dijo la investigadora
principal Margaret Meixner, de Space. El Telescope Science Institute y la Johns
Hopkins University, ambos en Baltimore, Maryland. "Las preguntas son:
¿cuál es el proceso de formación de estrellas en galaxias que carecen de
elementos más pesados y en qué
se diferencia la formación de estrellas que la formación
de estrellas en la Vía Láctea,
que contiene elementos más pesados? Es necesario obtener un
censo de todas las estrellas en formación
para responder a estas preguntas”.
Un censo de estrellas más pequeñas
La
Vía Láctea contiene aproximadamente un 25% más de elementos más pesados que la Pequeña
Nube de Magallanes. Se han realizado numerosos estudios
sobre cómo se forman las estrellas en la Vía
Láctea, rica en elementos más
pesados. Pero las estrellas de la Vía Láctea están cerca, mientras que las
estrellas en la Pequeña Nube de Magallanes están demasiado lejos para
estudiarlas en detalle. "Realmente esperamos estudiar la región NGC
346 en las escalas en las que hemos podido estudiar la formación de estrellas
en nuestra galaxia Vía Láctea", agregó el miembro del equipo Isha Nayak,
de la Johns Hopkins University en Baltimore, Maryland. "Es difícil
resolver las cosas incluso en galaxias cercanas como la Pequeña Nube de
Magallanes de la misma manera que podemos hacer en nuestro propio vecindario.
Una pregunta que queremos que se responda es: ¿todas estas estrellas se
desarrollan de la misma manera?"
Las
observaciones de Webb continuarán el trabajo iniciado por los astrónomos
utilizando telescopios como el Observatorio Espacial Herschel y el Telescopio
Espacial Spitzer de la NASA. Las observaciones de Spitzer y Herschel
proporcionaron un censo de las estrellas masivas que se forman en NGC 346, que
son ocho veces la masa de nuestro Sol o más. Pero los instrumentos de la
cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el generador de imágenes de infrarrojo
medio (MIRI) de Webb tienen la agudeza para capturar las estrellas más
pequeñas, desde ocho masas solares hasta menos que una masa solar. Los
astrónomos tendrán la distribución masiva completa de estrellas en NGC 346. El
censo de Webb puede revelar hasta 10,000 estrellas jóvenes en ciernes envueltas
de polvo, muchas de ellas de menos de un millón de años.
Sondeo polvoriento, discos formadores de planetas
Algunas
de las estrellas en ciernes en NGC 346 tienen discos protoplanetarios que las
rodean, donde se pueden formar planetas. Los investigadores usarán NIRCam
y el generador de imágenes MIRI para detectar la emisión de polvo en el
infrarrojo cercano en estos discos. "Podremos determinar si estos
discos son similares a los tipos de discos que vemos en nuestra vecindad solar
local que están formando sistemas planetarios", dijo Meixner. "Y
esperamos responder si los sistemas planetarios pueden formarse en áreas
deficientes en elementos más pesados o en condiciones extremas de formación
estelar".
Puede
ser más difícil hacer planetas en entornos que carecen de elementos más
pesados. "Cuando tienes un entorno deficiente en elementos más
pesados, la radiación ultravioleta de las estrellas de gran masa puede penetrar
mucho más profundamente en una nube de gas molecular donde se forman las
estrellas, por lo que es difícil que se formen estrellas de poca masa, y mucho
menos planetas. Un ambiente ", dijo Nayak.
El
polvo puede ser una molestia para muchas personas, pero es importante para la
formación de estrellas. Ayuda a proteger la densa, fría y gaseosa nube en
la que se forman las estrellas de la radiación abrasadora y los fuertes vientos
estelares que podrían separar la nube. "El polvo juega un papel
importante al proporcionar un refugio seguro para una guardería estelar",
explicó Meixner.
Los
espectrógrafos de Webb señalarán las regiones más densas y polvorientas donde
ocurre la formación de estrellas y sondearán la evolución de los discos
protoplanetarios. "La pregunta es ¿qué necesitas para formar
estrellas?" Meixner dijo. "Tal vez encontremos una relación
entre la formación de estrellas y su entorno".
Las
observaciones que se describen aquí se tomarán como parte del programa de Observación de Tiempo Garantizado (GTO) de Webb. El
programa GTO proporciona tiempo dedicado a los científicos que han trabajado
con la NASA para desarrollar las capacidades científicas y de instrumentos de
Webb a lo largo de su desarrollo.
