El espectrógrafo WEAVE comienza el estudio de la formación y la evolución de las galaxias
Más de 500 profesionales de la astronomía de toda Europa, entre los que se encuentran miembros del IEEC, han diseñado y planificado un total de cinco años de operaciones de este instrumento instalado recientemente en el Observatorio de Canarias
Un instrumento versátil que, combinado con las medidas tomadas por Gaia, permite abordar una amplia gama de casos de la ciencia estelar y galáctica, desde el origen de la Vía Láctea hasta la química de las galaxias más lejanas
El grupo de telescopios Isaac Newton (ING) y el equipo del instrumento de WEAVE presentan las observaciones de la primera luz (el primer uso) con el espectrógrafo WEAVE. Es un potente espectrógrafo multifibras de nueva generación instalado en el telescopio William Herschel (WHT) del Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma, Islas Canarias) que se ha puesto en marcha recientemente y que ya está generando datos de alta calidad.
Astrónomas y astrónomos de toda Europa, incluidos miembros del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, han planificado ocho muestreos para observar con el WEAVE que comprenden estudios de la evolución estelar, la Vía Láctea, la evolución de las galaxias y la cosmología. En sinergia con el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), el WEAVE se usará para obtener espectros de varios millones de estrellas en el disco y el halo de nuestra galaxia, que serán empleados para hacer arqueología de la Vía Láctea. Las galaxias cercanas y lejanas se estudiarán para conocer la historia de de cómo crecieron. Y los cuásares se utilizarán como balizas para mapear la distribución espacial y la interacción del gas y las galaxias cuando el universo sólo tenía cerca del 20 % de la edad actual.
Las observaciones de la primera luz: las galaxias del quinteto de Stephan
El WEAVE apuntó hacia dos galaxias en el centro del quinteto de Stephan (un grupo de galaxias que interactúan entre ellas), llamadas NGC 7318a y NGC 7318b. Este grupo se había observado ya con los telescopios Hubble, Spitzer y Chandra, entre otros, y más recientemente también con el telescopio espacial James Webb (JWST). Las galaxias que lo componen, cuatro de ellas a 280 millones de años luz de la Tierra, están colisionando entre ellas, lo que proporciona un excelente laboratorio «próximo» para estudiar las consecuencias de los choques entre galaxias y su evolución posterior.
El telescopio William Herschel con el instrumento WEAVE. El posicionador de fibras del WEAVE se encuentra en la caja negra de 1,8 metros situada sobre el anillo superior. Las fibras ópticas recorren la estructura del telescopio hasta la plataforma de la izquierda, que aloja al espectrógrafo. Crédito: Sebastian Kramer.
Las observaciones de la primera luz se llevaron a cabo con el grupo de fibras llamado ‘Unidad de Gran Campo Integral’ —LIFU, por sus siglas en inglés—, uno de los tres sistemas de fibras del WEAVE. Cuando se emplea el LIFU, 547 fibras ópticas muy compactas transmiten la luz de una zona hexagonal del cielo hasta el espectrógrafo, donde se analiza y graba.
El LIFU del espectrógrafo WEAVE ha medido una gran cantidad de espectros individuales de las galaxias NGC 7318a y NGC 7318b y su entorno, y ha examinado la intensidad de los colores de su luz, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. Estos espectros revelan, entre otra información, detalles imprescindibles para el estudio de los procesos de colisión como el movimiento y distribución de las estrellas y el gas, y su composición química. A partir de estos datos, se puede aprender cómo las colisiones de galaxias transforman las otras galaxias del grupo.
El estudio demuestra que la parte LIFU de WEAVE no sólo funciona, sino que produce datos de gran calidad. Los telescopios ING continuarán ofreciendo resultados de alto impacto científico en los próximos años.
En esta imagen, los colores azul, verde y rojo de la parte central indican las velocidades derivadas de los espectros del WEAVE y se superponen a una imagen del quinteto de Stephan compuesta por la luz estelar (del telescopio CFHT) y la emisión de rayos X de gas caliente (banda difusa vertical azulada, del observatorio de rayos X Chandra). Las velocidades obtenidas por el WEAVE indican que la galaxia del centroizquierda (NGC 7318b, pintada de azul) está entrando en el grupo desde atrás a casi 3.000.000 km/h. Esta colisión a gran velocidad provoca estragos en NGC 7318b. Las nubes de gas de hidrógeno —el combustible necesario para la formación de nuevas estrellas— se están retirando de la galaxia. Esto probablemente hará que el ritmo de formación de nuevas estrellas en esta galaxia se ralentice mucho. Los espectros del WEAVE ayudarán a averiguar el destino del gas expulsado a medida que se desplaza hacia el espacio entre las galaxias del grupo. Créditos: Rayos X (azul): NASA/CXC/CfA/E. O’Sullivan, óptico (marrón): Canadá-Francia-Hawaii-Telescopio/Coelum, LIFU de WEAVE: Marc Balcells.
La contribución catalana al espectrógrafo WEAVE
En este proyecto participan científicos del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) y de la Universitat Politècnica de Catalunya · Barcelona Tech (UPC). El IEEC toma parte con investigadores de las unidades del ICCUB y la 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 que se observarían —desde estrellas en diversas fases evolutivas hasta cúmulos estelares—, así como en el muestreo de cuásares, galaxias de núcleo activo muy lejanas extremadamente brillantes. En concreto, las investigadoras Maria Monguió y Mercè Romero-Gómez (ICCUB-IEEC), y Roberto Raddi (UPC), son miembros de los grupos internacionales de trabajo sobre estrellas jóvenes, arqueología galáctica y enanas blancas que integran el equipo de científicos responsables de planificar las observaciones. Teresa Antoja e Ignasi Pérez-Ràfols, también miembros del IEEC en el ICCUB, colideran los equipos de investigación responsables de la dinámica del disco galáctico y de los cuásares, respectivamente.
La Dra. Monguió afirma: «Después de años de preparación, esperamos poder obtener en breve los primeros espectros de estrellas del disco de nuestra galaxia. La cantidad y calidad de los millones de espectros que esperamos observar nos permitirá, entre otros, analizar regiones de formación estelar reciente y medir cómo se mueven las estrellas. Estos datos, junto con los que aporta la misión Gaia, nos permitirán abordar cuestiones fundamentales sobre la formación y la evolución de la Vía Láctea».
El WEAVE, un espectrógrafo de nueva generación
El espectrógrafo WEAVE utiliza fibras ópticas para recoger la luz de objetos celestes y la transmite a un espectrógrafo que separa la luz según 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 (mediante el efecto Doppler) y determinar su composición química.
La versatilidad del WEAVE es uno de sus principales puntos fuertes. Mientras que el modo LIFU contiene cientos de fibras en una distribución compacta, fundamentales para conseguir imágenes de áreas extendidas en el cielo, en el modo MOS (espectroscopía multiobjeto) se pueden colocar cerca de un millar de fibras individuales (mediante dos robots) para recoger simultáneamente la luz de estrellas, galaxias o cuásares.
Durante los cinco primeros años de operación 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 muchos cuerpos a la vez.
Nota de prensa elaborada en colaboración con las oficinas de Comunicación del Instituto de Ciencias del Cosmos (ICCUB), de la Universitat de Barcelona (UB) y de la Universitat Politècnica de Catalunya · Barcelona Tech (UPC).
Imagen Principal
Leyenda: Imagen del telescopio espacial James Webb (JWST) del quinteto de Stephan, con el contorno del apuntado del LIFU del WEAVE para la observación de la primera luz. Cada círculo indica una fibra óptica de 2,6 segundos de arco de diámetro. La observación proporciona información física de las diferentes regiones de cada una de las galaxias, así como de su entorno inmediato, con lo que, de un extremo a otro, abarcan 120.000 años luz.
Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI (imagen de fondo); Aladin (superposición con fibras).
Enlaces
– IEEC
– ICCUB
– UPC
– WEAVE
– ING
Más información
Esta investigación se presenta en un artículo titulado «The wide-field, multiplexed, spectroscopic facility WEAVE: Survey design, overview, and simulated implementation», de Shoko Jin, Scott C. Trager et al., aceptado para publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. También se puede consultar la nota de prensa del ING.
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