El equipo de astrónomos descubre una galaxia que no debería existir

2 de febrero de 2024

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por Kim Baptista, Universidad Estatal de Arizona

Un equipo de astrónomos, liderado por Tim Carleton, Científico de Investigación Asistente de la Universidad Estatal de Arizona, ha descubierto una galaxia enana que apareció en las imágenes del Telescopio Espacial James Webb que no era el objetivo de observación principal.

Las galaxias están unidas por la gravedad y están compuestas por estrellas y planetas, con vastas nubes de polvo y gas, así como materia oscura. Las galaxias enanas son las galaxias más abundantes en el universo y, por definición, son pequeñas y tienen baja luminosidad. Tienen menos de 100 millones de estrellas, mientras que la Vía Láctea, por ejemplo, tiene casi 200 mil millones de estrellas.

Observaciones recientes de galaxias enanas sobre la abundancia de 'galaxias ultra-difusas' más allá del alcance de encuestas espectroscópicas grandes anteriores sugieren que nuestra comprensión de la población de galaxias enanas puede ser incompleta.

En un estudio recientemente publicado, Carleton y el equipo estaban inicialmente observando un cúmulo de galaxias como parte del proyecto PEARLS (Áreas Extragalácticas Prime para Reionización y Difracción Científica).

La galaxia enana, PEARLSDG, resultó aparecer en algunas de las imágenes del JWST del equipo. No era el objetivo en absoluto, solo estaba ligeramente apartado del campo de observación principal, en el área del espacio donde no esperaban ver nada.

Los resultados han sido publicados en la revista Astrophysical Journal Letters.

PEARLSDG no tiene las características habituales de una galaxia enana que uno esperaría ver. No está interactuando con una galaxia cercana, pero tampoco está formando nuevas estrellas. Resulta ser un caso interesante de una galaxia enana quiescente aislada.

'Estos tipos de galaxias enanas quiescentes aisladas no se habían visto realmente antes, excepto en relativamente pocos casos. No se espera que existan según 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 sobre la formación de galaxias', dijo Carleton. 'En general, las galaxias enanas que están allí solas continúan 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 que interactuaba con una galaxia compañera más masiva. Esta teoría no se aplicaba a PEARLSDG, que se presenta como una población estelar antigua, que no forma nuevas estrellas y se mantiene por sí misma.

Además, se pueden observar estrellas individuales en las imágenes del JWST del equipo. Estas estrellas son más brillantes en las longitudes de onda del 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, que es de 98 millones de años luz.

Para este estudio, Carleton y el equipo utilizaron una amplia gama de datos.

Esto incluye datos de imagen de la Cámara de Infrarrojos Cercanos (NIRCam) del JWST; datos espectroscópicos del Espectrógrafo Óptico DeVeney en el Telescopio de Descubrimiento Lowell 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.

El NIRCam del 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 llevaron a enfocar 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 el JWST, el equipo pudo determinar qué tan lejos están. Resulta que estas estrellas eran algunas de las estrellas más distantes de su tipo observadas.

Todos los datos de imagen de archivo, observados en longitudes de onda ultravioleta, óptica e infrarroja, se unieron para estudiar el color de PEARLSDG. Las estrellas recién formadas tienen una firma de color específica, por lo que la ausencia de tal firma se utilizó para demostrar que PEARLSDG no estaba formando nuevas estrellas.

El Espectrógrafo DeVeney en el Telescopio de Descubrimiento Lowell descompone la luz de los objetos astronómicos en sus componentes distintos, lo que permite a los astrónomos estudiar sus propiedades en detalle. Por ejemplo, el cambio de longitud de onda específico observado en características de los datos espectroscópicos codifica información sobre el movimiento de PEARLSDG, utilizando el mismo efecto Doppler que los radares utilizan para medir la velocidad de los conductores en las carreteras de Arizona.

This was key to show that PEARLSDG is not associated with any other galaxy and is truly isolated.

Additionally, particular features in the spectrum are sensitive to the presence of young stars, so the absence of those features further corroborated the measurements of the absence of young stars from the imaging data.

'This was absolutely against people's expectations for a dwarf galaxy like this,' Carleton said.

This discovery changes astronomers' understanding of how galaxies form and evolve. It suggests the possibility that many isolated quiescent galaxies are waiting to be identified and that JWST has the tools to do so.

This research was presented at January's 243 AAS press conference: Oddities in the Sky,

Provided by Arizona State University