Esta semana, el equipo de Webb siguió avanzando en la alineación del telescopio con el instrumento NIRCam. Mientras tomamos los datos para comprender los componentes ópticos, continuamos revisando los instrumentos científicos. los instrumento NIRSpec incluye una matriz de microobturadores de un cuarto de millón de ventanas móviles en miniatura, cada una de 0.1 por 0.2 milímetros de tamaño. La matriz de microobturadores permite a los científicos apuntar a galaxias específicas en los campos que están estudiando, mientras cierran las ventanas en el fondo u otros objetos que contaminarían los espectros. Hemos comenzado a probar el mecanismo y la electrónica que controlan y accionan los microobturadores.
En las últimas semanas, compartimos una técnica para modelar teóricamente el universo primitivo. Hoy, discutiremos un programa de observación para ayudarnos a responder algunas de esas preguntas. Massimo Stiavelli, el jefe de la Oficina de la Misión Webb en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, nos cuenta sobre sus investigaciones planificadas de las primeras estrellas y galaxias:
“La composición química del universo primitivo, justo después del big bang, es el producto de los procesos nucleares que tuvieron lugar en los primeros minutos de la existencia del universo. Estos procesos se conocen como 'nucleosíntesis primordial'. Una de las predicciones de este modelo es que la composición química del universo primitivo es en gran parte hidrógeno y helio. Solo había rastros de elementos más pesados, que se formaron más tarde en las estrellas. Estas predicciones son compatibles con las observaciones y, de hecho, son una de las pruebas clave que respaldan el modelo del big bang caliente.
“Las primeras estrellas se formaron a partir de material con esta composición primordial. Encontrar estas estrellas, comúnmente denominadas 'Primeras estrellas' o 'Estrellas de población III', es una importante verificación de nuestro modelo cosmológico, y está al alcance del telescopio espacial James Webb. Es posible que Webb no pueda detectar estrellas individuales desde el comienzo del universo, pero puede detectar algunas de las primeras galaxias que contienen estas estrellas.
“Una forma de confirmar si estamos encontrando las primeras estrellas es medir con precisión las metalicidades de galaxias muy distantes. El término astronómico metalicidad es una medida de la cantidad de material más pesado que el hidrógeno y el helio, por lo que una galaxia de baja metalicidad indicaría que está formada por estas 'primeras estrellas'. Se confirma que una de las galaxias más distantes descubiertas hasta ahora, conocida como MACS1149-JD1, se encuentra en desplazamiento hacia el rojo 9.1 y emitió la luz que vemos cuando el universo tenía solo 600 millones de años. La luz de esta lejana galaxia ha estado viajando desde entonces y ahora nos está alcanzando.
“En el primer año de ciencia Webb, tengo un programa de observación para estudiar esta galaxia y determinar su metalicidad. Haré esto tratando de medir la relación en la fuerza de dos líneas espectroscópicas emitidas por iones de oxígeno, emitidas originalmente en luz visible violeta-azul y azul-verde (longitudes de onda del marco de reposo en 4,363 angstroms y 5,007 angstroms). Gracias al corrimiento al rojo cosmológico, estas líneas ahora son detectables en las longitudes de onda infrarrojas que Webb puede ver. El uso de una relación de dos líneas del mismo ion puede proporcionar una medición exquisita de la temperatura del gas en esta galaxia y, a través de un modelo teórico relativamente simple, proporcionará una medición robusta de su metalicidad.
“El desafío es que una de estas líneas suele ser extremadamente débil. Sin embargo, esta línea tiende a fortalecerse a menor metalicidad. Entonces, si fallamos en detectar la línea y medir la metalicidad para MACS1149-JD1, eso probablemente significaría que ya se ha enriquecido con los elementos más pesados, y debemos buscar más y más. Ya sea usando mis datos o con programas futuros, espero que durante su vida operativa Webb pueda encontrar objetos con una metalicidad lo suficientemente baja como para tener claves para comprender la primera generación de estrellas”.
Massimo Stiavelli, jefe de la Oficina de la Misión Webb, Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial
Escrito por:
- Jonathan Gardner, científico senior adjunto del proyecto de Webb, NASACentro de vuelos espaciales Goddard
- Alexandra Lockwood, científica del proyecto para comunicaciones científicas Webb, Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial
