L’espectrògraf WEAVE comença l’estudi de la formació i l’evolució de les galàxies
Més de 500 professionals de l’astronomia d’arreu d’Europa, entre els quals hi ha membres de l’IEEC, han dissenyat i planificat un total de cinc anys d’operacions d’aquest instrument instal·lat recentment a l’Observatori de Canàries
Un instrument versàtil que, combinat amb les mesures preses per Gaia, permet abordar una àmplia gamma de casos de la ciència estel·lar i galàctica, des de l’origen de la Via Làctia fins a la química de les galàxies més llunyanes
El grup de telescopis Isaac Newton (ING) i l’equip de l’instrument de WEAVE presenten les observacions de la primera llum (el primer ús) amb l’espectrògraf WEAVE. És un potent espectrògraf multifibres de nova generació instal·lat al telescopi William Herschel (WHT) de l’Observatori del Roque de los Muchachos (La Palma, Illes Canàries) que s’ha posat en marxa recentment i que ja està generant dades d’alta qualitat.
Astrònomes i astrònoms d’arreu d’Europa, incloent membres de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), han planificat vuit mostrejos per observar amb el WEAVE que comprenen estudis de l’evolució estel·lar, la Via Làctia, l’evolució de les galàxies i la cosmologia. En sinergia amb el satèl·lit Gaia de l’Agència Espacial Europea (ESA), el WEAVE s’emprarà per obtenir espectres de diversos milions d’estrelles al disc i l’halo de la nostra galàxia, que seran emprats per fer arqueologia de la Via Làctia. Les galàxies properes i llunyanes s’estudiaran per conèixer la història de com van créixer. I els quàsars s’utilitzaran com a balises per mapejar la distribució espacial i la interacció del gas i les galàxies quan l’univers només tenia prop del 20 % de l’edat actual.
Les observacions de la primera llum: les galàxies del quintet de Stephan
El WEAVE va apuntar cap a dues galàxies al centre del quintet de Stephan (un grup de galàxies que interactuen entre elles), anomenades NGC 7318a i NGC 7318b. Aquest grup ja s’havia observat amb els telescopis Hubble, Spitzer i Chandra, entre d’altres, i més recentment també amb el telescopi espacial James Webb (JWST). Les galàxies que el componen, quatre de les quals són a 280 milions d’anys llum de la Terra, estan col·lisionant entre elles, fet que proporciona un excel·lent laboratori «proper» per estudiar les conseqüències dels xocs entre galàxies i la seva evolució posterior.
El telescopi William Herschel amb l’instrument WEAVE. El posicionador de fibres del WEAVE és a la caixa negra d’1,8 metres, situada sobre l’anell superior. Les fibres òptiques recorren l’estructura del telescopi fins a la plataforma de l’esquerra, que allotja l’espectrògraf. Crèdit: Sebastian Kramer.
Les observacions de la primera llum es van realitzar amb el grup de fibres anomenat ‘Unitat de Gran Camp Integral’ (LIFU per les seves sigles en anglès), un dels tres sistemes de fibres de WEAVE. Quan s'utilitza el LIFU, 547 fibres òptiques molt compactes transmeten la llum d’una zona hexagonal del cel fins a l'espectrògraf, on s'analitza i s’enregistra.
El LIFU de l’espectrògraf WEAVE ha mesurat una gran quantitat d’espectres individuals de les galàxies NGC 7318a i NGC 7318b i el seu entorn, i ha examinat la intensitat dels colors de la seva llum, des de l’ultraviolat fins a l’infraroig proper. Aquests espectres revelen, entre altra informació, detalls imprescindibles per a l’estudi dels processos de col·lisió com ara el moviment i la distribució de les estrelles i el gas, i la seva composició química. A partir d’aquestes dades, es pot aprendre de quina manera les col·lisions de galàxies transformen les altres galàxies del grup.
L’estudi demostra que la part LIFU de WEAVE no només funciona, sinó que produeix dades de gran qualitat. Els telescopis ING continuaran oferint resultats d’alt impacte científic durant els propers anys.
En aquesta imatge, els colors blau, verd i vermell de la part central indiquen les velocitats derivades dels espectres del WEAVE i se superposen a una imatge del quintet de Stephan composta per la llum estel·lar (del telescopi CFHT) i l’emissió de raigs X de gas calent (banda difusa vertical blavosa, de l’observatori de raigs X Chandra). Les velocitats obtingudes pel WEAVE indiquen que la galàxia del centreesquerra (NGC 7318b, pintada de blau) està entrant al grup des del darrere a gairebé 3.000.000 km/h. Aquesta col·lisió a gran velocitat provoca estralls en NGC 7318b. Els núvols de gas d’hidrogen —el combustible necessari per a la formació de noves estrelles— s’estan retirant de la galàxia. Això probablement farà que el ritme de formació de noves estrelles en aquesta galàxia s’alenteixi molt. Els espectres del WEAVE ajudaran a esbrinar el destí del gas expulsat a mesura que es desplaça cap a l’espai entre les galàxies del grup. Crèdits: Raigs X (blau): NASA/CXC/CfA/E. O’Sullivan, òptic (marró): Canadà-França-Hawaii-Telescopi/Coelum, LIFU de WEAVE: Marc Balcells.
La contribució catalana a WEAVE
En aquest projecte hi participen científics de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i de la Universitat Politècnica de Catalunya · Barcelona Tech (UPC). L’IEEC hi pren part amb investigadors de les unitats de l’ICCUB i la UPC. Les institucions catalanes han treballat, des de l’inici del projecte, en la definició dels objectius científics i en la selecció dels objectes que s’observarien —des d’estrelles en diverses fases evolutives fins a cúmuls estel·lars—, així com en el mostreig de quàsars, galàxies de nucli actiu molt llunyanes extremament brillants. En concret, les investigadores Maria Monguió i Mercè Romero-Gómez (ICCUB – IEEC), i l’investigador Roberto Raddi (UPC), són membres dels grups internacionals de treball sobre estrelles joves, arqueologia galàctica i nans blancs que integren l’equip de científics responsables de planificar les observacions. Teresa Antoja i Ignasi Pérez-Ràfols, també membres de l’IEEC a l’ICCUB, colideren els equips de recerca responsables de la dinàmica del disc galàctic i dels quàsars, respectivament.
La Dra. Monguió afirma: «Després d’anys de preparació, esperem poder obtenir ben aviat els primers espectres d’estrelles del disc de la nostra galàxia. La quantitat i qualitat dels milions d’espectres que esperem observar ens permetrà, entre d’altres, analitzar regions de formació estel·lar recent i mesurar com es mouen les estrelles. Aquestes dades, juntament amb les que aporta la missió Gaia, ens permetran abordar qüestions fonamentals sobre la formació i l’evolució de la Via Làctia».
WEAVE, un espectrògraf de nova generació
L’espectrògraf WEAVE fa servir fibres òptiques per recollir la llum d’objectes celestes i la transmet a un espectrògraf que separa la llum segons 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 (mitjançant l’efecte Doppler) i determinar-ne la composició química.
La versatilitat del WEAVE és un dels seus principals punts forts. Mentre que el mode LIFU conté centenars de fibres en una distribució compacta, fonamentals per aconseguir imatges d’àrees esteses en el cel, en el mode MOS (espectroscòpia multiobjecte) es poden col·locar prop d’un miler de fibres individuals (mitjançant dos robots) per recollir simultàniament la llum d’estrelles, galàxies o quàsars.
Durant els cinc primers anys d’operació s’espera obtenir espectres de milions d’estrelles i galàxies individuals, un objectiu que es pot assolir gràcies a la capacitat de l’espectrògraf WEAVE d’observar molts cossos alhora.
Nota de premsa feta en col·laboració amb les oficines de Comunicació de l’Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), de la Universitat de Barcelona (UB) i de la Universitat Politècnica de Catalunya · Barcelona Tech (UPC).
Imatge Principal
Peu d’imatge: La imatge del telescopi espacial James Webb (JWST) del quintet de Stephan, amb el contorn de l’apuntat del LIFU de WEAVE per a l'observació de la primera llum. Cada cercle indica una fibra òptica de 2,6 segons d'arc de diàmetre. L’observació proporciona informació física de les diferents regions de cadascuna de les galàxies, així com del seu entorn immediat, amb la qual cosa, d’un extrem a l’altre, abracen 120.000 anys llum.
Crèdits: NASA, ESA, CSA, STScI (imatge de fons); Aladin (superposició amb fibres).
Enllaços
– IEEC
– ICCUB
– UPC
– WEAVE
– ING
Més informació
Aquesta recerca es presenta en un article titulat «The wide-field, multiplexed, spectroscopic facility WEAVE: Survey design, overview, and simulated implementation», de Shoko Jin, Scott C. Trager et al., acceptat per a publicació a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. També podeu consultar la nota de premsa de l’ING.
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 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 privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat de recerca ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat de recerca CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat de recerca CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat de recerca ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC és un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).
Contactes
Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat