Los primeros resultados científicos de WEAVE arrojan nuevos datos sobre los choques en el grupo de galaxias del Quinteto de Stephan
- Este sistema galáctico es un laboratorio ideal para comprender la caótica y a menudo violenta relación entre galaxias
- WEAVE se muestra como un instrumento versátil que, combinado con Gaia, permitirá abordar un amplio abanico de casos científicos, desde la física estelar, hasta la galáctica o la extragaláctica
- Investigadores del IEEC en el Instituto de Ciencias del Cosmos (ICCUB) han participado en el estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Leyenda: Datos de WEAVE superpuestos a una imagen del Quinteto de Stephan obtenida con el telescopio espacial James Webb, con contornos verdes que muestran datos de radio de LOFAR (véase texto principal). Los colores naranja y azul siguen el brillo del hidrógeno-alfa obtenido con el LIFU (véase texto principal) de WEAVE, que traza dónde se ioniza el gas intergaláctico. El hexágono denota la cobertura aproximada de las nuevas observaciones de WEAVE del sistema, que tiene un tamaño similar al de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Créditos: Arnaudova et al.
Un equipo internacional de más de 50 astrónomos, dirigido por la Universidad de Hertfordshire, ha presentado los primeros resultados científicos del nuevo espectrógrafo de campo amplio WEAVE (acrónimo de William Herschel Telescope Enhanced Area Velocity Explorer). Han utilizado el conjunto de observaciones de primera luz sobre el Quinteto de Stephan, un grupo de galaxias cercano que representa una encrucijada donde colisiones entre galaxias han dejado tras de sí un complejo campo de escombros. Investigadores del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) han participado en este estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
El Quinteto de Stephan es un grupo de galaxias descubierto en 1877 que consta de cinco galaxias (llamadas NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b, NGC 7319 y NGC 7320c). Este sistema es un laboratorio ideal para comprender la relación caótica y a menudo violenta entre galaxias y, como tal, fue el foco de las observaciones de primera luz de la Unidad de Gran Campo Integral (LIFU) de WEAVE.
Marina Arnaudova, líder del equipo en la Universidad de Hertfordshire, explica: «La actividad dinámica de este grupo de galaxias se ha reavivado gracias a NGC 7318b, una galaxia que lo atraviesa a una velocidad increíble de más de 3,2 millones de kilómetros por hora, provocando un choque inmensamente potente, parecido al estampido sónico de un avión de combate». Ella y su equipo aportan una nueva visión sobre el frente de choque a gran escala.
Combinando los datos del LIFU de WEAVE con otros instrumentos de vanguardia, como el Low Frequency Array (LOFAR), el Very Large Array (VLA) y el James Webb Space Telescope (JWST), han descubierto una naturaleza dual del choque desconocida hasta ahora. A medida que la onda de choque atraviesa las bolsas de gas frío, se desplaza a velocidades hipersónicas –varias veces la velocidad del sonido– lo suficientemente potentes como para separar los electrones de los átomos, dejando tras de sí una estela brillante de gas cargado, como se observa con WEAVE; sin embargo, cuando el choque atraviesa el gas caliente circundante, se vuelve mucho más débil. En lugar de causar una perturbación significativa, la débil onda de choque comprime el gas caliente, dando lugar a ondas de radio que son captadas por radiotelescopios (como LOFAR).
Leyenda: Descomposición de WEAVE del gas en el Quinteto de Stephan, superpuesta a una imagen del JWST. El rojo resalta el gas impactado por la colisión, mientras que el verde y el azul muestran regiones de formación estelar. Las áreas púrpuras representan burbujas de origen desconocido. Los contornos negros muestran hidrógeno neutro, y su ubicación relativa al gas impactado (en rojo) sugiere que es de ahí de donde procede.
Créditos: Arnaudova et al.
La contribución catalana al espectrógrafo WEAVE
En este proyecto participan científicos del ICCUB y de la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC). Las instituciones catalanas han trabajado, desde el inicio del proyecto, en la definición de los objetivos científicos y en la selección de los objetos a observar –desde estrellas en diversas fases evolutivas hasta cúmulos estelares–, así como en el muestreo de cuásares, que son núcleos galácticos activos extremadamente brillantes y muy distantes. En concreto, Mercè Romero-Gómez (ICCUB-IEEC) y Roberto Raddi (UPC) son miembros de los grupos de trabajo internacionales sobre estrellas jóvenes, arqueología galáctica y enanas blancas que conforman el equipo de científicos encargado de planificar las observaciones. Teresa Antoja (ICCUB-IEEC) e Ignasi Pérez-Ràfols (UPC) codirigen los equipos de investigación responsables de dinámica de discos galácticos y cuásares, respectivamente.
Romero-Gómez ha afirmado: «Tras años de preparación, hemos podido obtener los primeros espectros con la Unidad de Gran Campo Integral de WEAVE del grupo de galaxias del Quinteto de Stephan. La calidad de los espectros nos ha permitido reevaluar los procesos dinámicos que tienen lugar en este conocido conjunto de galaxias».
Raddi y Pérez-Ràfols, por su parte, han comentado que sus equipos contribuirán al estudio de unas 100.000 enanas blancas previamente identificadas por la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), y a descubrir los secretos que se esconden tras las últimas fases evolutivas de estrellas similares al Sol, y con la identificación de 450.000 cuásares, los núcleos galácticos activos más distantes y brillantes del universo.
En el próximo año, los datos procedentes del Espectrógrafo Multiobjeto permitirán evaluar la dinámica de nuestra galaxia, junto con los datos astrométricos y espectroscópicos de Gaia.
WEAVE, un espectrógrafo de nueva generación
El espectrógrafo WEAVE utiliza fibras ópticas para recoger la luz de los objetos celestes y la transmite a un espectrógrafo que separa la luz en función de sus diferentes longitudes de onda. Puede trabajar con dos resoluciones espectrales diferentes, que se utilizan para medir las velocidades de los objetos en la línea de visión (utilizando el efecto Doppler) y para determinar su composición química. La versatilidad de WEAVE es uno de sus principales puntos fuertes. Mientras que el modo LIFU contiene cientos de fibras en una distribución compacta, esencial para obtener imágenes de amplias zonas del cielo, en el modo MOS (espectroscopia multiobjeto) pueden colocarse unas mil fibras individuales (mediante dos robots) para recoger simultáneamente la luz de estrellas, galaxias o cuásares. Durante los cinco primeros años de funcionamiento, se espera obtener espectros de millones de estrellas y galaxias individuales, un objetivo que puede alcanzarse gracias a la capacidad del espectrógrafo WEAVE de observar tantos cuerpos a la vez.
Más información
Esta investigación se presenta en un artículo titulado «WEAVE First Light observations: Origin and Dynamics of the Shock Front in Stephan’s Quintet», de M. I. Arnaudova et al., que aparecerá en la revista MNRAS el 22 de noviembre de 2024.
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