La primera imagen de campo profundo del cosmos capturada por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha permitido a los científicos estudiar la luz tenue, casi fantasmal, de las estrellas huérfanas que existen entre las galaxias en los cúmulos de galaxias.
Estas estrellas, que no están unidas gravitacionalmente a las galaxias, están siendo arrancadas de sus hogares y a la deriva hacia el espacio intergaláctico por las enormes fuerzas de marea generadas entre las galaxias en cúmulos. La luz emitida por estas estrellas huérfanas se llama luz intracúmulo y es tan débil que es solo un uno por ciento tan brillante como el cielo más oscuro visto sobre la Tierra.
Estudiar esta luz fantasmal de estrellas huérfanas no solo podría mostrar cómo se forman los cúmulos de galaxias, sino que también podría dar pistas a los científicos sobre las propiedades de la materia oscura, la sustancia misteriosa que constituye aproximadamente el 85% de la masa del universo.
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La materia oscura no interactúa con la luz, lo que significa que los científicos saben que no es lo mismo que la materia cotidiana, que está formada por protones y neutrones. Actualmente, su presencia solo se puede inferir de sus interacciones gravitacionales, que literalmente evitan que las estrellas y los planetas de las galaxias se separen.
El JWST ve el universo en luz infrarroja, frecuencias de radiación electromagnética que permiten a los astrónomos ver los cúmulos de galaxias de forma diferente a la luz visible.
La nitidez de las imágenes infrarrojas del JWST permitió a los investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Mireia Montes e Ignacio Trujillo estudiar la luz intracúmulo del cúmulo de galaxias SMACS-J0723.3-7327 con un nivel de detalle sin precedentes.
Esta nitidez proviene del hecho de que las imágenes JWST de SMACS-J0723.3-7327, ubicadas a unos 4 mil millones de años luz de la Tierra en la constelación de Volans, son dos veces más profundas que las observaciones del mismo cúmulo tomadas previamente por Hubble convertido en telescopio espacial. .
«En este estudio, mostramos el gran potencial de JWST para observar un objeto tan débil», dijo el primer autor de la investigación, Montes, en un comunicado. expresión (se abre en una pestaña nueva). «Esto nos permite estudiar cúmulos de galaxias mucho más distantes y con mucho más detalle».
Sin embargo, estudiar esta tenue luz intracúmulo requirió más que el mero poder de observación del JWST, lo que significa que el equipo también tuvo que desarrollar nuevas técnicas de análisis de imágenes. «En este trabajo, tuvimos que realizar un procesamiento adicional en las imágenes del JWST para estudiar la luz intracúmulo porque es una estructura débil y extendida», explicó Montes en el comunicado. «Esa fue la clave para evitar distorsiones en nuestras mediciones».
Los datos obtenidos por los científicos son una demostración impresionante del potencial de la luz intracúmulo para revelar los procesos detrás de la formación de estructuras en los cúmulos de galaxias.
“Al analizar esta luz difusa, encontramos que las partes internas del cúmulo están formadas por una fusión de galaxias masivas, mientras que las partes externas se deben a la acreción de galaxias similares a nuestra Vía Láctea”, dijo Montes.
Además, dado que las estrellas dentro del cúmulo siguen la influencia gravitacional del cúmulo como un todo y no la de las galaxias individuales, la luz de estas estrellas huérfanas brinda una excelente oportunidad para estudiar la distribución de la materia oscura en estos cúmulos.
«El JWST nos permitirá caracterizar la distribución de la materia oscura en estas enormes estructuras con una precisión sin precedentes y arrojar luz sobre su naturaleza fundamental», agregó el segundo autor del estudio, Trujillo.
La investigación del dúo se publicó en Astrophysical Journal Letters el 1 de diciembre. (se abre en una pestaña nueva).
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