Desde que los astrónomos vieron por primera vez los brillantes brazos espirales de nuestra Vía Láctea, se han preguntado qué procesos podrían impulsar la evolución de estas estructuras masivas repletas de estrellas. Presumiblemente, estos mismos procesos explican por qué observamos una diversidad tan asombrosa de vecindades galácticas en el universo observable, que contiene aproximadamente 2 billones de galaxias con tamaños, formas y composiciones únicas.
Por lo tanto, para profundizar nuestra comprensión de la evolución galáctica, más de 100 astrónomos de más de 80 instituciones en todo el mundo han pedido Telescopio espacial James Webb (JWST) para realizar un estudio de múltiples épocas, grandes áreas y múltiples longitudes de onda de las regiones más internas de la Vía Láctea. Decodificar la dinámica del núcleo de la Vía Láctea, o Centro Galáctico (GC), también debería arrojar luz sobre lo que está sucediendo en muchas otras galaxias de nuestro universo.
Mientras que la vía LácteaEl Centro Galáctico es una de las regiones del cielo nocturno más estudiadas y varios de sus misterios astronómicos persisten.
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Por ejemplo, los científicos se preguntan qué papel juega un agujero negro supermasivo sentado en el centro de nuestra galaxia, Sagitario A*, juega en su evolución? ¿Por qué la formación de estrellas en nuestra galaxia es más lenta de lo que debería ser en las frías y oscuras nubes moleculares de la región? ¿Cómo surgen los cúmulos estelares centrales de nuestra galaxia?
¿Por qué JWST?
«El centro de nuestra galaxia es difícil de observar por dos razones», dijo a Space.com Adam Ginsburg, astrónomo de la Universidad de Florida y coautor del documento técnico.
Por un lado, dice Ginsburg, el Centro Galáctico está lleno de estrellas. De hecho, es tan densa que los telescopios pequeños tienen dificultades para distinguir una estrella de otra. Además, nuestra vista del Centro Galáctico desde Tierra está obstruido por grandes nubes de polvo.
«El JWST resuelve ambos problemas», explicó Ginsburg, «porque es un telescopio grande, tiene una resolución excelente y puede separar bien las estrellas entre sí. Y, como observa en el infrarrojo, puede ver a través del polvo. Ningún otro El telescopio puede hacer ambas cosas.»
La cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el sistema de filtro del JWST, que permite a los astrónomos separar los espectros de luz infrarroja en longitudes de onda emitidas por materiales específicos, hacen que el observatorio sea particularmente capaz de observar estas densas regiones de polvo. A simple vista, estas regiones parecen vacíos oscuros, porque sólo podemos ver las longitudes de onda de la luz visible, bloqueadas por estos velos de polvo. Las longitudes de onda infrarrojas, sin embargo, pueden pasar al otro lado y finalmente llegar a los detectores JWST.
JWST también es capaz de realizar observaciones en longitudes de onda más largas de luz infrarroja, que utiliza para observar galaxias en el universo primitivo. La luz de estas galaxias se ha estirado o «desviado al rojo» debido a la continua expansión de el universo, donde sus ondas de luz se mueven hacia el extremo rojo del espectro electromagnético (donde se clasifican las longitudes de onda más largas). El proceso también se conoce como efecto Doppler. El infrarrojo tiene una longitud de onda más larga y menor energía que la luz visible, lo que lo hace invisible para los humanos.
Pero incluso entonces, un solo telescopio no capturaría la imagen completa. Es por eso que la propuesta del equipo sugiere el uso de otros telescopios (antiguos y nuevos) para respaldar los hallazgos del JWST.
Según el documento, la investigación debería incluir el Atacama Wide Millimeter Array (ALMA) y el El telescopio espacial Hubbleambos ya en servicio, así como futuros telescopios como el telescopio espacial romano, el Telescopio Extremadamente Grande del Observatorio Espacial Europeo y el satélite de astrometría japonés JASMINE. El estudio de múltiples épocas propuesto recopilaría datos sobre el Centro Galáctico a intervalos de uno, cinco y diez años.
¿Qué podríamos aprender?
Una de las mayores cuestiones sin resolver sobre la Vía Láctea se refiere a cómo su agujero negro, Sgr. A*, afectó la evolución de nuestra galaxia de origen.
Los astrónomos ya saben que esta masa galáctica agujeros negros De esta manera, crecen principalmente alimentándose del gas que rodea los propios agujeros en forma de placas llamadas discos de acreción. Por lo tanto, como la presencia de dicho gas también es un ingrediente necesario para la formación de estrellas, es razonable inferir una relación entre la historia de crecimiento de Sgr A* y la tasa de formación de estrellas en el Centro Galáctico. Las observaciones de múltiples épocas propuestas por el Centro Galáctico deberían dar a los astrónomos una idea clara del número de estrellas que se están formando y, por tanto, de la tasa de crecimiento de Sgr. A*.
Los agujeros negros activos emiten grandes cantidades de radiación electromagnética, pero Sgr A* parece estar relativamente tranquilo en este frente, lo que sugiere que no consume grandes volúmenes de materia. Los astrónomos se refieren a Sgr A* como un agujero negro “quiescente”, lo que significa que está básicamente inactivo, una pista de la historia.
«Sgr. A* es un agujero negro silencioso y parece haber adquirido la mayor parte de su masa en el pasado», dijo a Space.com Rainer Schödel, astrónomo del Instituto de Astrofísica de Andalucía en España y primer autor del artículo. ‘artículo.
Ginsburg dice que el estudio también podría ayudar a los astrónomos a obtener mejores estimaciones de lo que se llama función de masa inicial (FMI), que es el número relativo de estrellas grandes y pequeñas que se forman. La función les dice a los astrónomos cuánta luz producen las poblaciones de estrellas. Esto es importante en los estudios de galaxias demasiado distantes para que los astrónomos puedan ver estrellas individuales.
«Sin embargo, el FMI es difícil de medir, porque el las estrellas más brillantes ir supernova en un período de tiempo muy corto, por lo que no permanecen allí el tiempo suficiente para ser medidos. El Centro Galáctico nos ofrece una gran oportunidad para resolver este problema porque contiene muchas estrellas de todas las masas. También es un entorno lo suficientemente diferente al vecindario solar como para aprender algo nuevo sobre cómo aplicar las reglas de formación estelar a otras galaxias», dice.
¿Cuáles son los obstáculos?
«JWST es un telescopio extremadamente competitivo, con lo que puede ser la tasa de sobresuscripción más alta de cualquier telescopio fabricado: los astrónomos están pidiendo mucho más. tiempo que lo que está disponible», afirmó Ginsburg.
Cuando los astrónomos proponen utilizar JWST, un grupo de expertos se reúne para evaluar los datos científicos relevantes. Sin embargo, existen reglas que establecen que si usted está en una propuesta o se beneficiaría de ella, no puede calificarla (por buenas razones). Esto crea un problema para la comunidad que estudia el Centro Galáctico, porque casi todos los astrónomos que estudian esta región quieren participar en el programa de estudio del Centro Galáctico JWST.
Esto deja a nadie con el conocimiento específico requerido sobre el tema para evaluar de manera justa la propuesta. Por lo tanto, era importante mostrar astronomía comunidad que existe un amplio consenso sobre la necesidad de dicha investigación”, dice Ginsburg.
El centro galáctico de la Vía Láctea es el único núcleo galáctico que podemos observar y donde se puede estudiar cada estrella de forma individual. Y cuanto más aprendamos sobre nuestra galaxia, más aprenderemos sobre cómo evolucionan otras galaxias en el cosmos.
Schödel, Ginsburg y el resto de autores quieren llevarnos de los suburbios galácticos al centro de la ciudad, donde nos espera una metrópolis bulliciosa y llena de misterio.
Se puede ver un estudio sobre la propuesta en el servidor de preimpresión arXiv. Era Publicado en línea en octubre.
