Haciendo mejores mediciones de la composición de las galaxias
Por Andy Fell, Universidad de California en Davis.
20 de abril de 2023.
Las observaciones de la galaxia enana Markarian 71 con telescopios ópticos e infrarrojos resuelven un problema de la astronomía infrarroja y permiten medir mejor la composición de las galaxias y las nubes de polvo interestelar. Imagen compuesta de Markarian 71 del Telescopio Espacial Hubble. Crédito: Telescopio Espacial Hubble/NASA.
Un estudio que utiliza datos de telescopios en la Tierra y en el cielo resuelve un problema que afecta a los astrónomos que trabajan en el infrarrojo y podría ayudar a realizar mejores observaciones de la composición del Universo con el telescopio espacial James Webb y otros instrumentos. El trabajo se publica el 20 de abril en Nature Astronomy.
"Estamos tratando de medir la composición de los gases dentro de las galaxias", dijo Yuguang Chen, investigador postdoctoral que trabaja con el profesor Tucker Jones en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de California, Davis.
La mayoría de los elementos, además del hidrógeno, el helio y el litio, se producen dentro de las estrellas, por lo que la composición y distribución de los elementos más pesados, especialmente la proporción de oxígeno e hidrógeno, puede ayudar a los astrónomos a comprender cuántas y qué tipo de estrellas se están formando en un objeto distante.
Los astrónomos usan dos métodos para medir el oxígeno en una galaxia, pero desafortunadamente dan resultados diferentes. Un método común, las líneas excitadas por colisión, dan una señal fuerte, pero se cree que los resultados son sensibles a los cambios de temperatura, dijo Chen. Un segundo método utiliza un conjunto diferente de líneas, llamadas líneas de recombinación, que son más tenues pero no se cree que se vean afectadas por la temperatura.
El método de la línea de recombinación produce de manera constante mediciones aproximadamente el doble de las de las líneas excitadas por colisión. Los científicos atribuyen la discrepancia a las fluctuaciones de temperatura en las nubes de gas, pero esto no se ha probado directamente, dijo Chen.
Chen, Jones y sus colegas utilizaron astronomía óptica e infrarroja para medir la abundancia de oxígeno en la galaxia enana Markarian 71, a unos 11 millones de años luz de la Tierra. Utilizaron datos archivados del telescopio volador SOFIA recientemente retirado y del Observatorio Espacial Herschel retirado, además de realizar observaciones con telescopios en el Observatorio WM Keck en Mauna Kea, Hawái.
SOFIA (Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja) era un telescopio montado en un avión Boeing 747. Al volar entre 38.000 y 45.000 pies, la aeronave podría superar el 99% del vapor de agua en la atmósfera de la Tierra, lo que bloquea efectivamente la luz infrarroja del espacio profundo para que no alcance el nivel del suelo. Un proyecto conjunto de la NASA y la agencia espacial alemana, SOFIA realizó su último vuelo operativo en septiembre de 2022 y ahora se dirige a una exhibición en un museo en Tucson.
El Observatorio Espacial Herschel, llamado así por los astrónomos William y Caroline Herschel, era un telescopio espacial infrarrojo operado por la Agencia Espacial Europea. Estuvo activo desde 2009 hasta 2013.
Un resultado sorprendente.
Con los datos de estos instrumentos, Chen y Jones examinaron la abundancia de oxígeno en Markarian 71 mientras corregían las fluctuaciones de temperatura. Descubrieron que el resultado de las líneas infrarrojas excitadas por colisión seguía siendo un 50 % menor que el del método de la línea de recombinación, incluso después de eliminar el efecto de la temperatura.
"Este resultado es muy sorprendente para nosotros", dijo Chen. No hay consenso sobre una explicación para la discrepancia, dijo. El equipo planea observar objetos adicionales para descubrir qué propiedades de las galaxias se correlacionan con esta variación, dijo Chen.
Uno de los objetivos del Telescopio Espacial James Webb, lanzado en 2022, es realizar observaciones infrarrojas de la composición de galaxias distantes en los primeros mil millones de años del Universo. Los nuevos resultados proporcionan un marco para realizar estas mediciones con el JWST y el Atacama Large Millimeter Array en Chile.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-04-composition-galaxies.html