Dos imágenes compuestas de infrarrojo cercano que muestran una sección de 33 billones de millas del Muro Occidental, una nube de gas y polvo en una región de formación estelar de la Nebulosa Carina. Cada imagen fue tomada por el astrónomo Patrick Hartigan de la Universidad Rice y sus colegas desde telescopios en el observatorio NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias en Chile y muestra moléculas de hidrógeno en la superficie de la nube (rojo) y átomos de hidrógeno que se evaporan de la superficie (verde). La imagen de la izquierda se tomó con el generador de imágenes infrarrojas de campo amplio del telescopio Blanco de cuatro metros en 2015. La imagen de la derecha se tomó con el generador de imágenes de óptica adaptativa de campo amplio del telescopio Gemini South de 8.1 metros en enero de 2018 y tiene aproximadamente 10 veces una resolución más fina gracias a un espejo que cambia de forma para corregir la distorsión atmosférica. Crédito: Imágenes cortesía de Patrick Hartigan / Rice University
La nitidez de la imagen de formación estelar de Gemini South coincide con la resolución esperada del Telescopio Espacial Webb.
NASAes Telescopio espacial James Webb Aún falta más de un año para su lanzamiento, pero el telescopio Gemini South en Chile ha proporcionado a los astrónomos una idea de lo que debería ofrecer el observatorio en órbita.
Usando una cámara de óptica adaptativa de campo amplio que corrige la distorsión de la atmósfera terrestre, Patrick Hartigan y Andrea Isella de Rice University y Turlough Downes de Dublin City University usaron el telescopio de 8.1 metros para capturar imágenes de infrarrojo cercano de la Nebulosa Carina con la misma resolución que tiene. esperado del telescopio Webb.
Hartigan, Isella y Downes describen su trabajo en un estudio publicado en línea esta semana en Cartas de revistas astrofísicas. Sus imágenes, recopiladas durante 10 horas en enero de 2018 en el Observatorio internacional Gemini, un programa del NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias, muestran parte de una nube molecular a unos 7.500 años luz de la Tierra. Se cree que todas las estrellas, incluido el sol de la Tierra, se forman dentro de nubes moleculares.
“Los resultados son asombrosos”, dijo Hartigan. “Vemos una gran cantidad de detalles nunca antes observados a lo largo del borde de la nube, incluida una larga serie de crestas paralelas que pueden ser producidas por un campo magnético, una notable onda sinusoidal casi perfectamente suave y fragmentos en la parte superior que parecen estar en el proceso de ser cortado de la nube por un fuerte viento “.
Las imágenes muestran una nube de polvo y gas en la Nebulosa Carina conocida como Muro Occidental. La superficie de la nube se está evaporando lentamente bajo el intenso resplandor de la radiación de un cúmulo cercano de estrellas jóvenes masivas. La radiación hace que el hidrógeno brille con luz infrarroja cercana, y los filtros especialmente diseñados permitieron a los astrónomos capturar imágenes separadas de hidrógeno en la superficie de la nube e hidrógeno que se estaba evaporando.
Patrick Hartigan es profesor de física y astronomía en Rice University. Crédito: Foto cortesía de Rice University
Un filtro adicional capturó la luz de las estrellas reflejada por el polvo y la combinación de las imágenes permitió a Hartigan, Isella y Downes visualizar cómo interactúan la nube y el cúmulo. Hartigan había observado previamente el Muro Occidental con otros telescopios NOIRLab y dijo que era una excelente opción para seguir con el sistema de óptica adaptativa de Gemini.
“Esta región es probablemente el mejor ejemplo en el cielo de una interfaz irradiada”, dijo. “Las nuevas imágenes son mucho más nítidas que cualquier cosa que hayamos visto anteriormente. Proporcionan la visión más clara hasta la fecha de cómo las estrellas jóvenes masivas afectan su entorno e influyen en la formación de estrellas y planetas ”.
Las imágenes de las regiones de formación de estrellas tomadas desde la Tierra suelen verse borrosas por la turbulencia en la atmósfera. Colocar telescopios en órbita elimina ese problema. Y uno de los telescopio espacial HubbleLas fotografías más icónicas, “Pillars of Creation” de 1995, capturaron la grandeza de las columnas de polvo en una región de formación de estrellas. Pero la belleza de la imagen desmiente la debilidad de Hubble para estudiar las nubes moleculares.
“Hubble opera en longitudes de onda ópticas y ultravioleta que están bloqueadas por el polvo en regiones de formación de estrellas como estas”, dijo Hartigan.
Debido a que la luz del infrarrojo cercano penetra las capas externas de polvo en las nubes moleculares, las cámaras de infrarrojo cercano como el generador de imágenes de óptica adaptativa Gemini South pueden ver lo que hay debajo. A diferencia de las cámaras infrarrojas tradicionales, el generador de imágenes de Gemini South utiliza “un espejo que cambia de forma para corregir el brillo de nuestra atmósfera”, dijo Hartigan. El resultado: fotografías con aproximadamente 10 veces la resolución de las imágenes tomadas con telescopios terrestres que no utilizan óptica adaptativa.
El telescopio Gemini South está ubicado a unos 8,900 pies de altura en el Cerro Pachón, una montaña cerca de Vicuña, Chile. Crédito: Foto cortesía de Wikimedia Commons
Pero la atmósfera causa más que borrosidad. El vapor de agua, el dióxido de carbono y otros gases atmosféricos absorben algunas partes del espectro del infrarrojo cercano antes de llegar al suelo.
“Muchas longitudes de onda del infrarrojo cercano solo serán visibles desde un telescopio espacial como el Webb”, dijo Hartigan. “Pero para las longitudes de onda del infrarrojo cercano que llegan a la superficie de la Tierra, la óptica adaptativa puede producir imágenes tan nítidas como las adquiridas desde el espacio”.
Las ventajas de cada técnica son un buen augurio para el estudio de la formación de estrellas, dijo.
“Estructuras como el Muro Occidental serán valiosos terrenos de caza tanto para Webb como para telescopios terrestres con óptica adaptativa como Gemini South”, dijo Hartigan. “Cada uno perforará las cubiertas de polvo y revelará nueva información sobre el nacimiento de las estrellas”.
Referencia: “A JWST Preview: Adaptive-Optics Images of H2, Br-γ, and K-continuum in Carina’s Western Wall” por Patrick Hartigan, Turlough Downes y Andrea Isella, 5 de octubre de 2020, Cartas de revistas astrofísicas.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abac08
Hartigan es profesor de física y astronomía en Rice. Isella es profesora asociada de física y astronomía y de ciencias terrestres, ambientales y planetarias en Rice. Downes es profesor de matemáticas y astrofísica en la Dublin City University.
La investigación fue apoyada por Rice University.
