Fue un último día activo en el Primeros resultados científicos del JWST conferencia en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, EE. UU., donde la discusión se centró en algunas observaciones increíbles de cuásares por encima del corrimiento al rojo 6, mostrándolos tal como existieron hace más de 12.7 millones de años.
Como núcleos compactos de galaxias con agujeros negros supermasivos extremadamente activos, sabemos que los cuásares pueden brillar muchas veces más que su galaxia anfitriona. En su presentación, Juan Silverman de la Universidad de Tokio describió cómo los datos del JWST CEERS (Ciencia de lanzamiento temprano de evolución cósmica) la encuesta está siguiendo una docena de cuásares de alto corrimiento al rojo originalmente identificados por el Telescopio Subaru en Mauna Kea.
A lo largo de la conferencia, los astrónomos han bromeado diciendo que un alto corrimiento al rojo ya no significa lo que solía significar. Antes de que apareciera JWST, el alto corrimiento al rojo para el Telescopio Espacial Hubble significaba resolver las galaxias anfitrionas de los cuásares en un corrimiento al rojo de aproximadamente 2, o aproximadamente 10 mil millones de años en el pasado. Ahora, JWST está resolviendo las estructuras de las galaxias anfitrionas alrededor de los cuásares con un desplazamiento al rojo de 6 (hace casi 12.7 XNUMX millones de años).
Sucedieron muchas cosas en el Universo entre los desplazamientos al rojo 2 y 6, y los astrónomos están ansiosos por ver si la proporción de la masa de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia en relación con la masa de su galaxia anfitriona (o más específicamente la masa estelar de el bulto de la galaxia) todavía se mantiene en los corrimientos al rojo más altos. La respuesta nos dirá sobre las condiciones bajo las cuales se formaron los agujeros negros supermasivos y las galaxias, y cómo afectaron el crecimiento de cada uno.
La relación de masa entre un agujero negro supermasivo y la protuberancia de una galaxia a su alrededor es de 1:200, y se cree que este valor está relacionado con la retroalimentación del agujero negro en forma de flujos de radiación que se expulsan a medida que acumula materia. La relación se cuantificó por primera vez mediante observaciones con el telescopio espacial Hubble en la década de 1990, y Silverman la llamó "fundamental".
Resulta que las galaxias de alto corrimiento al rojo también se adhieren a esta relación. Silverman dijo que los astrónomos se han fijado como objetivo el corrimiento al rojo 6 porque es en este corrimiento al rojo donde las simulaciones de galaxias tienden a diferir más. Lo que los astrónomos realmente necesitan son algunos datos duros y rápidos para ingresar en las simulaciones, y JWST se complace en hacerlo.
La galaxia típica que alberga un cuásar en este corrimiento al rojo es solo un 8% tan luminosa como el cuásar. Sin embargo, en realidad es posible eliminar el resplandor de un cuásar de la imagen, dado que el propio cuásar parece un punto, se manifiesta como picos de difracción que pueden eliminarse mediante una función de dispersión de puntos.
JWST encuentra que las galaxias son bastante compactas y con forma de disco, con brazos espirales sorprendentemente bien definidos y barras centrales solo mil millones de años después del Big Bang. En su charla, madeline marshall, de NRC Herzberg en Victoria, Canadá, discutió los primeros resultados de cuásar de alto corrimiento al rojo de JWST Espectrómetro de infrarrojo cercano (NIRSpec), encontrando que sus agujeros negros pesan miles de millones de masas solares, y que la masa de sus galaxias anfitrionas está en la región de cientos de miles de millones, por lo que parece mantener la relación de masa observada con un desplazamiento al rojo más bajo.
Todavía se debate cómo exactamente los agujeros negros llegaron a ser tan masivos tan temprano en el Universo, pero es de esperar que JWST comience a proporcionar algunas respuestas. Solo para dar una indicación de la potencia del telescopio, la resolución de JWST es tan buena que algunas de las imágenes del cuásar muestran galaxias compañeras fusionándose o interactuando con la galaxia principal, luciendo colas de marea y ráfagas de formación de estrellas a un ritmo de 30 a 50 masas solares. por año.
Exoplanetas y discos protoplanetarios
Más temprano en el día, los exoplanetas y los discos protoplanetarios fueron el centro de atención. Olivier Berne del Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse reveló una solución a cómo se pueden formar los planetas en los entornos ricos en radiación ultravioleta de los grandes cúmulos estelares.
Estos cúmulos de estrellas producen una buena cantidad de estrellas calientes, jóvenes y masivas que emiten mucha radiación ultravioleta que, en principio, debería erosionar los discos protoplanetarios alrededor de las estrellas vecinas de menor masa. Berné informó cómo los astrónomos del JWST, trabajando con colegas de el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, han observado la química de estos discos vulnerables y han descubierto una envoltura cálida de gas molecular que los rodea.
Las envolturas son ricas en hidrocarburos aromáticos policíclicos, que tienen una firma espectral infrarroja fuerte que se destaca para JWST. También tienen una alta opacidad ultravioleta, por lo que pueden bloquear una gran cantidad de rayos ultravioleta dañinos desde el exterior de un disco, protegiendo las primeras etapas de la formación de planetas.
Dentro de un disco formador de planetas
Un disco protoplanetario donde la formación de planetas ha avanzado bastante es PDS 70. Llegó a las noticias en 2018 y 2021 cuando los astrónomos que usaron ALMA pudieron obtener imágenes de anillos en el disco de PDS 70 que parecen haber sido tallados por dos planetas jóvenes.
giulia perotti del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg reveló cómo JWST ahora puede medir la química dentro de la región interna del disco protoplanetario de PDS 70. Parece estar enriquecido con pequeños granos de polvo que han sido procesados térmicamente, posiblemente por estallidos de la joven estrella. Mientras tanto, el disco interior está deformado, posiblemente por la influencia de otro planeta invisible. Químicamente, también se han detectado agua y oxígeno en el disco. PDS 70 sigue siendo nuestro ejemplo mejor estudiado de planetas que se forman dentro de un disco de gas y polvo.
atmósferas WASP
Mientras tanto, kevin stevenson del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins actualizó a los delegados sobre las observaciones del JWST de las atmósferas de los exoplanetas más antiguos. Primero, relató las observaciones del telescopio espacial de WASP-39b, un "Júpiter caliente" a 700 años luz de distancia.
Estas observaciones se realizaron cuando WASP-39b transitaba por su estrella, y parte de la luz de la estrella fue absorbida por átomos y moléculas en la atmósfera del planeta a medida que pasaba. Utilizando esta "espectroscopia de transmisión", JWST detectó monóxido de carbono, potasio, sodio y agua en la atmósfera de WASP-39b, así como dióxido de azufre, que es un producto de la fotoquímica.
Es la primera vez que se detectan procesos fotoquímicos, en los que la radiación de la estrella altera las moléculas, en un exoplaneta. La ausencia de una línea fuerte de metano a 3.3 micrones también es evidencia de que la fotoquímica está transformando el metano en otras especies moleculares.
Luego, Stevenson pasó a obtener una vista previa de los resultados de otro Júpiter caliente: el planeta WASP-43b, que se encuentra a 284 años luz de distancia. Cuando el predecesor de JWST, el telescopio espacial Spitzer, observó WASP-43b, no pudo detectar ninguna emisión térmica del lado nocturno del planeta, lo que significa que debe estar frío, más allá de los límites de detección de Spitzer.
Stevenson reveló que JWST ahora había detectado esta débil emisión térmica y, aunque no pudo dar detalles, describió cómo hacer esta medición y medir la temperatura del lado nocturno permitiría a los científicos restringir mejor las propiedades de la marea bloqueada. atmósfera del planeta.
tentador trapense-1
También escuchamos nuevos hallazgos del sistema planetario TRAPPIST-1, que consta de siete planetas en órbita alrededor de una estrella enana roja a 40 años luz de distancia. Björn Benneke de la Universidad de Montreal reveló que JWST había realizado un reconocimiento de las atmósferas de algunos de los mundos de TRAPPIST-1.
Si bien aún no pudo decir nada sobre lo que JWST había detectado positivamente en sus atmósferas, sí reveló que el séptimo planeta, TRAPPIST-1g, probablemente no tenga una atmósfera densa rica en hidrógeno. Esto aparentemente descartaría que sea un llamado mundo 'hyceano', que consiste en un océano que se mantiene caliente gracias a una gruesa capa de hidrógeno. Dado que el planeta 'g' se encuentra en el borde exterior de la zona habitable de TRAPPIST-1, podría significar que sin una atmósfera aislante espesa, TRAPPIST-1g podría ser demasiado frío para ser habitable para la vida tal como la conocemos.
La conferencia de tres días fue una vista previa emocionante de cómo JWST está comenzando a transformar la investigación astronómica y permitirnos detectar cosas que estaban completamente fuera del alcance de los astrónomos hasta ahora. A veces, las presentaciones de la conferencia fueron frustrantemente escasas en detalles: muchos dijeron que tendrían más que decir el próximo año, particularmente en la 241er encuentro de la Sociedad Astronómica Americana (AAS) del 8 al 12 de enero en Seattle.
Sin embargo, debemos recordar que JWST solo ha estado recopilando datos durante apenas seis meses. Dada la complejidad tanto del telescopio como de la información que recopila, los astrónomos se aseguran de tener cuidado con sus hallazgos. Si los resultados preliminares de esta primera conferencia científica JWST son una indicación, los próximos años podrían ser algunos de los momentos más emocionantes para los astrofísicos, cosmólogos y científicos planetarios.
El puesto Cuásares, exoplanetas y atmósferas de mundos distantes: más información sobre los primeros resultados del JWST apareció por primera vez en Mundo de la física.
