Em 11 de outubro de 2022, o Telescópio Espacial James Webb da NASA passou mais de 20 horas observando o Hubble Ultra Deep Field há muito estudado pela primeira vez. O programa do observador geral (GO 1963) se concentrou na análise do campo em comprimentos de onda entre aproximadamente 2 e 4 mícrons.
Conversamos com Christina Williams (NOIRLab), Sandro Tacchella (Universidade de Cambridge) e Michael Maseda (Universidade de Wisconsin-Madison) para saber mais sobre a primeira observação do Hubble Ultra Deep Field pelos olhos de Webb.
O que é importante que as pessoas saibam sobre essas observações do Webb?
Michael Maseda: O fato de vermos gás quente e ionizado nos diz exatamente onde as estrelas estão nascendo nessas galáxias. Agora podemos separar essas áreas de onde já existiam estrelas. Essa informação é muito importante porque, bilhões de anos depois, não sabemos exatamente como as galáxias se tornaram como são hoje. É importante notar que ainda não vimos tudo o que há para ver. Todo o nosso programa era de aproximadamente 24 horas, o que não é muito tempo no grande esquema de quanto tempo outros observatórios examinaram. Mas, mesmo neste período de tempo relativamente curto, estamos começando a montar uma nova imagem de como as galáxias estão crescendo neste ponto realmente interessante da história do Universo.
O que você está interessado em aprender explorando o Hubble Ultra Deep Field com o James Webb?
Christina Williams: Propusemos a imagem do Campo Ultra Profundo usando alguns dos filtros de imagem de banda média da NIRCam do James Webb, o que nos permitiu obter imagens de recursos espectrais com mais precisão do que poderíamos com filtros de banda larga porque os filtros de banda média abrangem uma faixa de comprimento de onda mais curta. Isso nos dá mais sensibilidade na medição de cores, o que nos ajuda a entender a história da formação estelar e as propriedades de ionização das galáxias durante o primeiro bilhão de anos do universo, como na Era da Reionização. Medir a energia que as galáxias produziram naquela época nos ajudará a entender como as galáxias reionizaram o universo, revertendo-o de gás neutro para novamente um plasma ionizado como era após o big bang.
Sandro Tacchella: Uma das principais questões pendentes na astrofísica extragaláctica é como as primeiras galáxias se formaram. Uma vez que as bandas médias cobrem uma gama de comprimentos de onda diferentes, podemos encontrar diretamente algumas das primeiras galáxias no início do universo, ou podemos datar as estrelas em galáxias quando o universo tinha cerca de um bilhão de anos para entender quando o galáxia realmente formou suas estrelas no passado. Esta pesquisa ajuda a definir a formação das primeiras galáxias.
Michael Maseda: Os recursos que temos com os filtros de banda média do Webb são bastante novos. Estamos obtendo uma espécie de híbrido entre imagem e espectroscopia, então estamos obtendo informações detalhadas para basicamente todas as galáxias no campo, em oposição à espectroscopia tradicional, onde você só pode selecionar algumas galáxias no campo de visão para estudo . É realmente uma imagem completa no sentido de que esta informação complementa muitos dados existentes, não apenas do Hubble, mas de instrumentação terrestre como MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) no Very Large Telescope, onde temos espectroscopia em diferentes comprimentos de onda para alguns desses objetos. O MUSE é muito bom em encontrar galáxias com emissão Lyman-alpha, ou luz de hidrogênio ionizado nessas galáxias, que são o tipo de galáxias que existiam quando a reionização estava terminando. Esses novos dados são uma peça que faltava que não tínhamos antes em termos de compreensão da população total de galáxias nesse campo.
Houve algo inesperado nesses dados que o surpreendeu?
Michael Maseda: Não sei se fiquei exatamente surpreso, mas as imagens ficaram ainda melhores do que eu esperava. Nessas imagens, você pode ver a olho nu que se trata de gás ionizado em uma área bastante grande. Eu esperava que tudo não fosse resolvido, mas temos uma resolução alta o suficiente para realmente ver isso. E fico feliz em ver isso porque poderia ter sido muito mais difícil entender o que estava acontecendo.
Christina Williams: Acho que ver como as imagens são lindas e como elas acabaram sendo de alta qualidade foi definitivamente um ponto alto. Calculamos que poderíamos fazer coisas assim, mas foi diferente ver e ter os dados reais na prática.
Por que você optou por tornar os dados imediatamente públicos?
Sandro Tacchella: As galáxias são sistemas muito complexos nos quais uma ampla gama de diferentes processos funciona em diferentes escalas espaciais e temporais, portanto, existem muitas abordagens que podem ser usadas para entender melhor a física das galáxias. Portanto, disponibilizá-lo para muitos grupos diferentes facilitará a busca por mais insights.
Christina Williams: O James Webb ainda é muito novo e as pessoas ainda estão aprendendo as melhores práticas de como analisar conjuntos de dados. Portanto, é benéfico para todos ter alguns conjuntos de dados disponíveis imediatamente para ajudar as pessoas a entender a melhor maneira de usar os dados do Webb no futuro e planejar melhor os programas em ciclos futuros com base na experiência real com dados.
Publicado em 14/04/2023 23h58
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