O Telescópio Espacial James Webb da NASA e o Telescópio Espacial Hubble se uniram para estudar um aglomerado de galáxias expansivo conhecido como MACS0416.
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| Esta visão pancromática do aglomerado de galáxias MACS0416 foi criada combinando observações infravermelhas do Telescópio Espacial James Webb da NASA com dados de luz visível do Telescópio Espacial Hubble da NASA. A cobertura de comprimento de onda resultante, de 0,4 a 5 mícrons, revela uma paisagem vívida de galáxias cujas cores dão pistas sobre as distâncias das galáxias: as galáxias mais azuis são relativamente próximas e muitas vezes mostram intensa formação estelar, como melhor detectado pelo Hubble, enquanto as galáxias mais vermelhas tendem a ser mais distantes, ou então contêm grande quantidade de poeira, como detectado pelo Webb. A imagem revela uma riqueza de detalhes que só são possíveis de capturar combinando o poder de ambos os telescópios espaciais. Nesta imagem, o azul representa dados nos comprimentos de onda de 0,435 e 0,606 mícrons (filtros do Hubble F435W e F606W); ciano é de 0,814, 0,9 e 1,05 mícrons (filtros Hubble F814W e F105W e filtro Webb F090W); verde é de 1,15, 1,25, 1,4, 1,5 e 1,6 mícrons (filtros Hubble F125W, F140W e F160W e filtros Webb F115W e F150W); amarelo é de 2,00 e 2,77 mícrons (filtros Webb F200W e F277W); laranja é de 3,56 mícrons (filtro Webb F356W); e vermelho representa dados a 4,1 e 4,44 mícrons (filtros Webb F410M e F444W). Créditos da Imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria, Espanha), J. D'Silva (U. Western Australia), A. Koekemoer (STScI), J. Summers & R. Windhorst (ASU) e H. Yan (U. Missouri). |
A imagem pancromática resultante combina luz visível e infravermelha para montar uma das visões mais abrangentes do universo já feitas. Localizado a cerca de 4,3 bilhões de anos-luz da Terra, MACS0416 um par de aglomerados de galáxias em colisão que eventualmente se combinarão para formar um aglomerado ainda maior.
A imagem revela uma riqueza de detalhes que só são possíveis de capturar combinando o poder de ambos os telescópios espaciais. Ele inclui uma abundância de galáxias fora do aglomerado e uma aspersão de fontes que variam ao longo do tempo, provavelmente devido à lente gravitacional – a distorção e amplificação da luz de fontes de fundo distantes.
Este cluster foi o primeiro de um conjunto de visões inéditas e superprofundas do universo a partir de um ambicioso e colaborativo programa do Hubble chamado Frontier Fields, inaugurado em 2014. O Hubble foi pioneiro na busca por algumas das galáxias intrinsecamente mais fracas e mais jovens já detectadas. A visão infravermelha do Webb reforça significativamente esse olhar profundo, indo ainda mais longe no universo primitivo com sua visão infravermelha.
"Estamos construindo o legado do Hubble empurrando para distâncias maiores e objetos mais fracos", disse Rogier Windhorst, da Universidade Estadual do Arizona, principal investigador do programa PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), que fez as observações do Webb.
O que as cores significam
Para fazer a imagem, em geral, os comprimentos de onda mais curtos de luz foram codificados por cores em azul, os comprimentos de onda mais longos em vermelho e comprimentos de onda intermediários em verde. A ampla gama de comprimentos de onda, de 0,4 a 5 mícrons, produz uma paisagem particularmente vívida de galáxias.
Essas cores dão pistas sobre as distâncias das galáxias: as galáxias mais azuis são relativamente próximas e muitas vezes mostram intensa formação estelar, como melhor detectado pelo Hubble, enquanto as galáxias mais vermelhas tendem a ser mais distantes como detectadas pelo Webb. Algumas galáxias também parecem muito vermelhas porque contêm grandes quantidades de poeira cósmica que tende a absorver cores mais azuis da luz das estrelas.
"O quadro completo não fica claro até que você combine dados Webb com dados do Hubble", disse Windhorst.
Imagem lado a lado Hubble e Webb
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| Esta comparação lado a lado do aglomerado de galáxias MACS0416 visto pelo Telescópio Espacial Hubble em luz óptica (esquerda) e pelo Telescópio Espacial James Webb em luz infravermelha (direita) revela diferentes detalhes. Ambas as imagens apresentam centenas de galáxias, no entanto, a imagem do Webb mostra galáxias que são invisíveis ou apenas pouco visíveis na imagem do Hubble. Isso ocorre porque a visão infravermelha do Webb pode detectar galáxias muito distantes ou empoeiradas para o Hubble ver. (A luz de galáxias distantes é desviada para o vermelho devido à expansão do universo.) O tempo total de exposição para o Webb foi de cerca de 22 horas, em comparação com 122 horas de tempo de exposição para a imagem do Hubble. Créditos das imagens: NASA, ESA, CSA, STScI. |
"Aglomerado de galáxias da árvore de Natal"
Embora as novas observações de Webb contribuam para essa visão estética, elas foram tomadas para um propósito científico específico. A equipe de pesquisa combinou suas três épocas de observações, cada uma com semanas de intervalo, com uma quarta época da equipe de pesquisa CANUCS (CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey). O objetivo era procurar objetos que variassem o brilho observado ao longo do tempo, conhecidos como transientes.
Eles identificaram 14 desses transientes em todo o campo de visão. Doze desses transientes foram localizados em três galáxias que são altamente ampliadas por lentes gravitacionais, e são prováveis de serem estrelas individuais ou sistemas estelares múltiplos que são brevemente muito ampliados. Os dois transientes restantes estão dentro de galáxias de fundo moderadamente ampliadas e provavelmente são supernovas.
"Estamos chamando MACS0416 de Aglomerado de Galáxias da Árvore de Natal, tanto porque é tão colorido quanto por causa dessas luzes cintilantes que encontramos dentro dele. Podemos ver transientes em todos os lugares", disse Haojing Yan, da Universidade de Missouri, em Columbia, principal autor de um artigo descrevendo os resultados científicos.
Encontrar tantos transientes com observações que abrangem um período de tempo relativamente curto sugere que os astrônomos poderiam encontrar muitos transientes adicionais neste aglomerado e em outros semelhantes por meio de monitoramento regular com o Webb.
Galáxia com lentes gravitacionais
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| Esta imagem do aglomerado de galáxias MACS0416 destaca uma galáxia de fundo com lentes gravitacionais em particular, que existiu cerca de 3 bilhões de anos após o Big Bang. Essa galáxia contém um transiente, ou objeto que varia em brilho observado ao longo do tempo, que a equipe científica apelidou de "Mothra". Mothra é uma estrela que é ampliada por um fator de pelo menos 4.000 vezes. A equipe acredita que Mothra é ampliada não apenas pela gravidade do aglomerado de galáxias MACS0416, mas também por um objeto conhecido como "mililente" que provavelmente pesa tanto quanto um aglomerado globular de estrelas. Créditos da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria, Espanha), J. D'Silva (U. Western Australia), A. Koekemoer (STScI), J. Summers & R. Windhorst (ASU) e H. Yan (U. Missouri). |
A explicação mais provável é que há um objeto adicional dentro do cluster de primeiro plano que está adicionando mais ampliação. A equipe conseguiu restringir sua massa a ser entre 10.000 e 1 milhão de vezes a massa do nosso Sol. A natureza exata dessa chamada "mililente", no entanto, permanece desconhecida.
"A explicação mais provável é um aglomerado estelar globular que é muito fraco para Webb ver diretamente", afirmou José Diego, do Instituto de Física da Cantábria, na Espanha, principal autor do artigo que detalha a descoberta. "Mas ainda não sabemos a verdadeira natureza dessa lente adicional."
O artigo de Yan et al., é aceito para publicação no The Astrophysical Journal. O artigo de Diego et al., foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics.
Os dados Webb mostrados aqui foram obtidos como parte do programa PEARLS GTO 1176.
Fontes e Créditos:
