Con su mayor poder de resolución en comparación con el Hubble, James-Webb supera los límites de nuestras observaciones del mundo de las galaxias. Acaba de entregar imágenes que muestran la presencia de barras en galaxias espirales, al igual que en el caso de nuestra Vía Láctea, pero antes de lo previsto por los modelos de formación y evolución de galaxias, lo que dará lugar a una revisión.
Los astrofísicos y cosmólogos no se contentan con cartografiar el cosmos observable más allá de la Vía Láctea o investigar como los botánicos la variedad de objetos celestes más allá de nuestra Galaxia, quieren entender su funcionamiento, su origen y evolución. Esto sólo es posible con ojos teóricos y observacionales cada vez más poderosos.
Sabemos desde hace más de un siglo que podemos modelar la Vía Láctea y las galaxias como gases de estrellas autogravitantes, y para eso podemos movilizar la mecánica celeste de Newton a Laplace y la teoría cinética de gases y plasmas de Boltzmann a coche de bebé. Tal vez finalmente sea necesario movilizar a los la teoria de mondlo que supone que las galaxias no están inmersas en un halo de partículas aún desconocidas en los laboratorios terrestres y, de hecho, modifican las leyes de la mecánica de Newton.
Educación 2017-2018: Dinámica de galaxias: espirales y barras, interacciones y fusiones. Clases para el lunes 20 de noviembre de 2017: Dinámica estelar: órbitas y resonancias de Françoise Combes. © Colegio de Francia
Espirales y varillas en gases estelares
Sabemos, sin embargo, desde hace décadas que las leyes conocidas nos permiten explicar la diversidad de galaxias destacada en particular por Edwin Hubble, diversidad que se manifiesta en forma de galaxias elípticas, lenticulares y espirales en particular y con subdivisiones, por ejemplo, galaxias espirales que pueden o no tener barras. Puede conocer las teorías sobre el tema en los cursos de Françoise Combes en el College de France en el video de arriba.
Pero todas las teorías no solo deben basarse en observaciones, sino también someterse continuamente a pruebas para descubrir sus límites y nuevos territorios por conquistar. Esperamos que el nuevo Telescopio Espacial James-Webb nos permita ampliar nuestro conocimiento del mundo de las nebulosas del Telescopio Espacial Hubble. En particular, James-Webb debería ayudarnos a comprender mejor el origen y la evolución temprana de las galaxias entre unos 300 millones de años y tres mil millones de años después del Big Bang. Incluso podría desafiar nuestras teorías sobre el origen de las galaxias, por ejemplo, refutar la existencia de la materia oscura.
Todavía no hemos llegado allí, pero James-Webb acaba de darnos una nueva forma de pensar al respecto, como se muestra en una publicación en Las cartas de la revista astrofísica que puede consultarse libremente en arXiv.
Desafíos para los modelos galácticos
En un comunicado de prensa de la Universidad de Texas en Austin, descubrimos que la mirada de James-Webb reveló la existencia de galaxias espirales barradas. como nuestra Vía Láctea tan temprano como hace unos 11 mil millones de años, como los llamados EGS-23205 y EGS-24268.
Esto es una sorpresa porque antes, Hubble solo podía ver un disco borroso sin estructuras realmente detectables y este tipo de galaxia tan temprano en la historia del cosmos observable plantea preguntas a los modelos de génesis y evolución de galaxias. ” Eché un vistazo a esos datos y dije: “¡Estamos descartando todo lo demás!” “, dijo Shardha Jogee, profesora de astronomía en la Universidad de Texas en Austin.
Yuchen Kay, estudiante de doctorado que dirigió el equipo detrás del descubrimiento, agregó en la misma declaración de la Universidad de Austin: ” Para este estudio, estamos analizando una nueva dieta en la que nadie ha utilizado este tipo de datos ni ha realizado este tipo de análisis cuantitativo antes. Así que todo es nuevo. Es como entrar en un bosque donde nadie ha estado nunca. »
Jogee aclara: Las barras resuelven el problema de la cadena de suministro en las galaxias. Así como debemos mover las materias primas del puerto a las fábricas en el interior que producen nuevos productos, una varilla transporta poderosamente el gas a la región central, donde el gas se convierte rápidamente en nuevas estrellas a un ritmo típicamente de 10 a 100 veces más rápido. que en el resto del mundo. la galaxia. »
Se sabía que los bastones desempeñaban un papel importante en la evolución de las galaxias, canalizando el gas hacia las regiones centrales y estimulando la formación de estrellas. Asimismo, las barras también contribuyen al crecimiento de agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, canalizando parcialmente el gas.
Pero, según los investigadores, la existencia de estas barras tan tempranamente perturba los escenarios de evolución de las galaxias en varios aspectos y, sobre todo, no estaba teóricamente planificada. Habrá que desarrollar nuevos modelos teóricos y probarlos, por ejemplo, con simulaciones numéricas como las que ya se han realizado con Frontera, uno de los superordenadores más potentes del mundo y disponible para la Centro de computación avanzada de Texas (TACC) en los Estados Unidos.
Esta simulación muestra cómo se forman las barras estelares (izquierda) y cómo fluye el gas impulsado por las barras (derecha). Las barras estelares juegan un papel importante en la evolución de las galaxias al canalizar el gas hacia las regiones centrales de una galaxia, donde se convierte rápidamente en nuevas estrellas. © Françoise Combes, Observatorio de París
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