Un equipo de astrónomos ha utilizado el Telescopio Espacial James Webb de la NASA para estudiar la galaxia con brote de estallido estelar Messier 82 (M82). Situada a 12 millones de años luz de distancia, en la constelación de la Osa Mayor, esta galaxia tiene un tamaño relativamente compacto pero alberga un frenesí de actividad de formación estelar. En comparación, M82 está generando nuevas estrellas 10 veces más rápido que la Vía Láctea.

Dirigido por Alberto Bolatto de la Universidad de Maryland, College Park, el equipo dirigió el instrumento NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb hacia el centro de la galaxia con estallido estelar, logrando una visión más cercana de las condiciones físicas que fomentan la formación de nuevas estrellas.

"M82 ha obtenido una variedad de observaciones a lo largo de los años porque puede considerarse como la galaxia prototípica de explosión estelar", dijo Bolatto, autor principal del estudio. “Tanto el telescopio espacial Spitzer como el Hubble de la NASA han observado este objetivo. Con el tamaño y la resolución de Webb, podemos observar el proceso de formación estelar de esta galaxia y ver todos estos hermosos y nuevos detalles”.

Una Vibrante Comunidad de Estrellas

La formación de estrellas sigue manteniendo una sensación de misterio porque está envuelta por cortinas de polvo y gas, lo que crea un obstáculo para observar este proceso. Afortunadamente, la capacidad de Webb para mirar en el infrarrojo es una ventaja para navegar en estas condiciones turbias. Además, estas imágenes NIRCam del centro mismo del estallido estelar se obtuvieron utilizando un modo instrumental que evitó que fuentes muy brillantes saturasen el detector.

Mientras que filamentos de polvo pesado de color marrón oscuro se enroscan a lo largo del brillante núcleo blanco de M82 incluso en esta vista infrarroja, la NIRCam de Webb ha revelado un nivel de detalle que históricamente ha estado oscurecido. Mirando más de cerca hacia el centro, las pequeñas motas representadas en verde denotan áreas concentradas de hierro, la mayoría de las cuales son restos de supernova. Pequeñas manchas que aparecen de color rojo indican regiones donde el hidrógeno molecular está siendo iluminado por la radiación de una estrella joven cercana.

"Esta imagen muestra el poder de Webb", dijo Rebecca Levy, segunda autora del estudio de la Universidad de Arizona, Tucson. “Cada punto blanco en esta imagen es una estrella o un cúmulo de estrellas. Podemos empezar a distinguir todas estas pequeñas fuentes puntuales, lo que nos permite adquirir un recuento preciso de todos los cúmulos de estrellas de esta galaxia”.

Encontrar Estructuras en Condiciones de Gran Actividad

Al observar M82 en longitudes de onda infrarrojas ligeramente más largas, se pueden ver filamentos grumosos representados en rojo que se extienden por encima y por debajo del plano de la galaxia. Estas serpentinas gaseosas son un viento galáctico que sale del núcleo del brote de formación estelar.

Un área de interés para este equipo de investigación fue comprender cómo se lanza este viento galáctico, causado por el rápido ritmo de formación de estrellas y las subsiguientes supernovas, y como influye en su entorno. Al resolver una sección central de M82, los científicos podrían examinar dónde se origina el viento y obtener información sobre cómo interactúan los componentes fríos y calientes dentro del viento.

El instrumento NIRCam de Webb era muy adecuado para rastrear la estructura del viento galáctico mediante la emisión de moléculas químicas llenas de hollín conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH). Los HAP pueden considerarse como granos de polvo muy pequeños que sobreviven en temperaturas más frías pero se destruyen en condiciones de calor.

Para sorpresa del equipo, la visión de Webb de la emisión de PAH resalta la fina estructura del viento galáctico, un aspecto previamente desconocido. Representada como filamentos rojos, la emisión se extiende desde la región central donde se encuentra el corazón de la formación estelar. Otro hallazgo inesperado fue la estructura similar entre la emisión de HAP y la del gas ionizado caliente.

"Fue inesperado ver que las emisiones de HAP se parecían al gas ionizado", dijo Bolatto. “Se supone que los HAP no viven mucho tiempo cuando se exponen a un campo de radiación tan fuerte, por lo que tal vez se repongan todo el tiempo. Desafía nuestras teorías y nos muestra que se requiere más investigación”.

Las observaciones de Webb de M82 en luz infrarroja cercana generan más preguntas sobre la formación estelar, algunas de las cuales el equipo espera responder con datos adicionales recopilados con Webb, incluido el de otra galaxia con estallido estelar. Otros dos artículos de este equipo que caracterizan los cúmulos estelares y las correlaciones entre los componentes del viento de M82 están casi finalizados.

En un futuro próximo, el equipo tendrá observaciones espectroscópicas de M82 desde Webb listas para su análisis, así como imágenes complementarias a gran escala de la galaxia y el viento. Los datos espectrales ayudarán a los astrónomos a determinar las edades precisas de los cúmulos de estrellas y proporcionarán una idea de cuánto dura cada fase de formación estelar en un entorno de galaxias con estallido estelar. A una escala más amplia, inspeccionar la actividad en galaxias como M82 puede profundizar la comprensión de los astrónomos sobre el universo primitivo.

"La observación de Webb de M82, un objetivo más cercano a nosotros, es un recordatorio de que el telescopio destaca en el estudio de galaxias a todas las distancias", dijo Bolatto. "Además de observar galaxias jóvenes con alto corrimiento al rojo, podemos observar objetivos más cercanos a casa para obtener información sobre los procesos que están sucediendo aquí, eventos que también ocurrieron en el universo temprano".