Els primers resultats científics de WEAVE aporten noves dades sobre els xocs en el grup de galàxies del Quintet de Stephan
- Aquest sistema galàctic és un laboratori ideal per comprendre la caòtica i sovint violenta relació entre galàxies
- WEAVE es mostra com un instrument versàtil que, combinat amb Gaia, permetrà abordar un ampli ventall de casos científics, des de la física estel·lar, fins a la galàctica o l’extragalàctica
- Investigadors de l’IEEC a l’Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB) han participat en l’estudi, publicat a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Llegenda: Dades de WEAVE superposades a una imatge del Quintet de Stephan obtinguda amb el telescopi espacial James Webb, amb contorns verds que mostren dades de ràdio de LOFAR (vegeu el text principal). Els colors taronja i blau segueixen la lluentor de l’hidrogen-alfa obtingut amb el LIFU (vegeu el text principal) de WEAVE, que traça on s’ionitza el gas intergalàctic. L’hexàgon denota la cobertura aproximada de les noves observacions WEAVE del sistema, que té una grandària similar al de la nostra galàxia, la Via Làctia.
Crèdits: Arnaudova et al.
Un equip internacional de més de 50 astrònoms, dirigit per la Universitat de Hertfordshire, ha presentat els primers resultats científics del nou espectrògraf de camp ampli WEAVE (acrònim de William Herschel Telescope Enhanced Area Velocity Explorer). Han utilitzat el conjunt d’observacions de primera llum sobre el Quintet de Stephan, un grup de galàxies pròxim que representa una cruïlla on col·lisions entre galàxies han deixat al darrere un complex camp de runes. Investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) han participat en aquest estudi, publicat a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
El Quintet de Stephan és un grup de galàxies descobert el 1877 que consta de cinc galàxies (anomenades NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b, NGC 7319 i NGC 7320c). Aquest sistema és un laboratori ideal per comprendre la relació caòtica i sovint violenta entre galàxies i, com a tal, va ser el focus de les observacions de primera llum de la Unitat de Gran Camp Integral (LIFU) de WEAVE.
Marina Arnaudova, líder de l’equip a la Universitat de Hertfordshire, explica: «L’activitat dinàmica d’aquest grup de galàxies s’ha reavivat gràcies a NGC 7318b, una galàxia que el travessa a una velocitat increïble de més de 3,2 milions de quilòmetres per hora, cosa que provoca un xoc immensament potent, semblant a l’espetec sònic d’un avió de combat». Ella i el seu equip aporten una nova visió sobre el front de xoc a gran escala.
Combinant les dades del LIFU de WEAVE amb altres instruments d’avantguarda, com el Low Frequency Array (LOFAR), el Very Large Array (VLA) i el James Webb Space Telescope (JWST), han descobert una naturalesa dual del xoc desconeguda fins ara. A mesura que l’ona de xoc travessa les bosses de gas fred, es desplaça a velocitats hipersòniques –diverses vegades la velocitat del so– prou potents com per separar els electrons dels àtoms, deixant al darrere un rastre brillant de gas carregat, com s’observa amb WEAVE; tanmateix, quan el xoc travessa el gas calent circumdant, es torna molt més feble. En lloc de causar una pertorbació significativa, la feble ona de xoc comprimeix el gas calent i dona lloc a ones de ràdio que són captades per radiotelescopis (com LOFAR).
Llegenda: Descomposició de WEAVE del gas en el Quintet de Stephan, superposada a una imatge del JWST. El vermell ressalta el gas impactat per la col·lisió, mentre que el verd i el blau mostren regions de formació estel·lar. Les àrees porpres representen bombolles d’origen desconegut. Els contorns negres mostren hidrogen neutre, i la seva ubicació relativa al gas impactat (en vermell) suggereix que és d’aquí d’on procedeix.
Crèdits: Arnaudova et al.
La contribució catalana a l’espectrògraf WEAVE
En aquest projecte participen científics de l’ICCUB i de la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC). Les institucions catalanes han treballat, des de l’inici del projecte, en la definició dels objectius científics i en la selecció dels objectes a observar –des d’estrelles en diverses fases evolutives fins a cúmuls estel·lars–, així com en el mostreig de quàsars, que són nuclis galàctics actius extremament brillants i molt distants. En concret, Mercè Romero-Gómez (ICCUB-IEEC) i Roberto Raddi (UPC) són membres dels grups de treball internacionals sobre estrelles joves, arqueologia galàctica i nans blancs que conformen l’equip de científics encarregat de planificar les observacions. Teresa Antoja (ICCUB-IEEC) i Ignasi Pérez-Ràfols (UPC) codirigeixen els equips de recerca responsables de dinàmica de discos galàctics i quàsars, respectivament.
Romero-Gómez ha afirmat: «Després d’anys de preparació, hem pogut obtenir els primers espectres amb la Unitat de Gran Camp Integral de WEAVE del grup de galàxies del Quintet de Stephan. La qualitat dels espectres ens ha permès reavaluar els processos dinàmics que tenen lloc en aquest conegut conjunt de galàxies».
Raddi i Pérez-Ràfols, per la seva banda, han comentat que els seus equips contribuiran a l’estudi d’uns 100.000 nans blancs prèviament identificats per la missió Gaia de l’Agència Espacial Europea (ESA), i a descobrir els secrets que s’amaguen després de les últimes fases evolutives d’estrelles similars al Sol, i amb la identificació de 450.000 quàsars, els nuclis galàctics actius més distants i brillants de l’univers».
L’any vinent, les dades procedents de l’Espectrògraf multiobjecte permetran avaluar la dinàmica de la nostra galàxia, juntament amb les dades astromètriques i espectroscòpiques de Gaia.
WEAVE, un espectrògraf de nova generació
L’espectrògraf WEAVE utilitza fibres òptiques per recollir la llum dels objectes celestes i la transmet a un espectrògraf que separa la llum en funció de les seves diferents longituds d’ona. Pot treballar amb dues resolucions espectrals diferents, que s’utilitzen per mesurar les velocitats dels objectes en la línia de visió (utilitzant l’efecte Doppler) i per determinar la seva composició química. La versatilitat de WEAVE és un dels seus principals punts forts. Mentre que el mode LIFU conté centenars de fibres en una distribució compacta, essencial per obtenir imatges d’àmplies zones del cel, en el mode MOS (espectroscòpia multiobjecte) poden col·locar-se unes mil fibres individuals (mitjançant dos robots) per recollir simultàniament la llum d’estrelles, galàxies o quàsars. Durant els cinc primers anys de funcionament, s’espera obtenir espectres de milions d’estrelles i galàxies individuals, un objectiu que pot aconseguir-se gràcies a la capacitat de l’espectrògraf WEAVE d’observar tants cossos alhora.
Aquesta recerca es presenta en un article titulat «WEAVE First Light observations: Origin and Dynamics of the Shock Front in Stephan’s Quintet», de M. I. Arnaudova et al., que apareixerà a la revista MNRAS el 22 de novembre de 2024.
Contactes
Oficina de Comunicació de l’IEEC
Castelldefels, Barcelona
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat
Autor Principal a l’IEEC
Mercè Romero
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB)
Correu electrònic: mromero@ieec.cat, mromero@icc.ub.edu
Sobre l'IEEC
L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia. Com a resultat de més de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.
L’IEEC és una fundació del sector públic sense ànim de lucre, fundada el febrer de 1996. Està regit per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya, la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). L’IEEC és també un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).