Utilizando el instrumento MUSE, instalado en el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, un equipo de astrónomos ha llevado a cabo el sondeo espectroscópico más profundo hecho hasta el momento. Se han centrado en el Campo Ultraprofundo del Hubble (HUDF, Hubble Ultra Deep Field), midiendo distancias y propiedades de 1600 galaxias muy débiles, incluyendo 72 galaxias que nunca habían sido detectadas con anterioridad, ni siquiera por el Hubble.

Este revolucionario conjunto de datos ya ha dado lugar a diez artículos científicos que se publican en un número especial de la revista Astronomy & Astrophysics. Los astrónomos han obtenido información sobre la formación de estrellas en el universo temprano y han podido estudiar los movimientos y otras propiedades de las galaxias tempranas, algo posible gracias a las exclusivas capacidades espectroscópicas de MUSE.

El equipo del sondeo MUSE HUDF, dirigido por Roland Bacon, de la Universidad de Lyon (CRAL, CNRS, Francia) utilizo el instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) para observar el Campo Ultraprofundo del Hubble (heic0406), una zona muy estudiada de la constelación meridional de Fornax (el horno). Como resultado obtuvieron las observaciones espectroscópicas más profundas jamás llevadas a cabo; se midió la precisa información espectroscópica de 1600 galaxias, diez veces más galaxias de las que se han estudiado en este campo con datos cuidadosamente obtenidos durante la última década por telescopios terrestres.

Las imágenes originales del HUDF, publicadas en 2004, fueron pioneras en el campo de las observaciones de campo profundo con el Telescopio Hubble de NASA/ESA. Alcanzaron una profundidad nunca lograda antes y revelaron una colección de galaxias que se remontaba a menos de mil millones de años después del Big Bang. Posteriormente, el área fue observada numerosas veces por Hubble y otros telescopios, dando como resultado la imagen más profunda del universo hasta la fecha [1]. Ahora, a pesar de la profundidad de las observaciones de Hubble, MUSE h revelado la existencia (entre otras cosas) de 72 galaxias nunca vistas antes en esta pequeña zona del cielo.

Roland Bacon lo explica: “MUSE puede hacer algo que Hubble no puede: divide la luz de cada punto de la imagen en los colores que la componen para crear un espectro. Esto nos permite medir la distancia, los colores y otras propiedades de todas las galaxias que podemos ver, incluso algunas que son invisibles al propio Hubble”.

Los datos de MUSE ofrecen una nueva visión de galaxias tenues muy distantes, vistas cerca del principio del universo hace unos 13000 millones de años. Ha detectado galaxias cien veces más débiles que en anteriores sondeos, añadiéndolas a este rico campo ya observado y profundizando en nuestra comprensión de las galaxias a través del tiempo.

El sondeo saca a la luz a 72 candidatas a galaxias conocidas como emisoras de Lyman-alfa que brillan solo con luz Lyman-alfa [2]. La actual comprensión de la formación estelar no puede dar una explicación completa sobre la existencia de estas galaxias, que sólo parecen brillar intensamente en este color. Gracias a que MUSE dispersa la luz en los colores que la componen, estos objetos se hacen evidentes, pero siguen siendo invisibles en imágenes directas profundas como las del Hubble.

“MUSE tiene la capacidad única de extraer información de algunas de las primeras galaxias del universo, incluso en una parte del cielo que ya está muy bien estudiada”, explica Jarle Brinchmann (Universidad de Leiden, Países Bajos, e Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio del CAUP en Oporto, Portugal), autor principal de uno de los artículos que describen los resultados de este sondeo. “Aprendemos cosas sobre estas galaxias que sólo es posible aprender con espectroscopia, como movimientos internos y contenidos químicos. Y lo hacemos, no galaxia por galaxia, ¡sino para todas las galaxias a la vez!”.

Otro hallazgo importante de este estudio fue la detección sistemática de halos luminosos de hidrógeno alrededor de galaxias en el universo temprano, dando a los astrónomos una forma nueva y prometedora de estudiar cómo fluye el material dentro y fuera de las primeras galaxias.

Una serie de artículos científicos explora muchas otras potenciales aplicaciones de este conjunto de datos, con trabajos que incluyen estudiar el papel de las galaxias débiles durante la reionización cósmica (que comenzó tan solo 380 000 años después del Big Bang), la tasa de fusión de galaxias cuando el universo era joven, los vientos galácticos, la formación estelar, así como mapeo de los movimientos de las estrellas en el universo temprano.

“Cabe destacar que estos datos fueron todos tomados sin el uso de la reciente actualización de la instalación de óptica adaptativa (AOF, Adaptive Optics Facility) de MUSE. La activación del AOF tras una década de intenso trabajo por parte de los astrónomos e ingenieros de ESO promete datos aún más revolucionarios en el futuro”, concluye Roland Bacon [3].
Notas

[1] El Campo Ultraprofundo de Hubble es una de las zonas más ampliamente estudiadas del espacio. Hasta la fecha, trece instrumentos de ocho telescopios, incluyendo ALMA, del que ESO es socio (eso1633), han observado este campo, desde los  rayos X hasta las longitudes de onda de radio.

[2] Los electrones de carga negativa que orbitan el núcleo cargado positivamente de un átomo han cuantizado sus niveles de energía. Es decir, sólo puede existir en estados de energía específicos, y sólo pueden tener transiciones entre estos al ganar o perder cantidades precisas de energía. La radiación Lyman-alfa se produce cuando los electrones de los átomos de hidrógeno caen del segundo nivel de energía más bajo al nivel de energía más bajo. La cantidad exacta de energía perdida se libera como luz en una particular longitud de onda en la parte ultravioleta del espectro que los astrónomos pueden detectar con telescopios espaciales o terrestres en el caso de objetos con desplazamiento al rojo. Para estos datos, con desplazamiento al rojo de z ~ 3–6.6, la luz Lyman-alfa se ve como la luz visible o del infrarrojo cercano.

[3] La instalación de óptica adaptativa de MUSE ha revelado anillos nunca vistos antes alrededor de la nebulosa planetaria IC 4406 (eso1724).
Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en una serie de diez artículos científicos que aparecen en la revista Astronomy & Astrophysics.

Los equipos están formados por Roland Bacon (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Hanae Inami (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Jarle Brinchmann (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos; Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, Oporto, Portugal); Michael Maseda (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos); Adrien Guerou (IRAP, Universidad de Toulouse, Francia; ESO, Garching, Alemania); A. B. Drake (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); H. Finley (IRAP, Universidad de Toulouse, Toulouse, Francia); F. Leclercq (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); E. Ventou (IRAP, Universidad de Toulouse, Toulouse, Francia); T. Hashimoto (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Simon Conseil (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); David Mary (Laboratorio Lagrange, Niza, Francia); Martin Shepherd (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Mohammad Akhlaghi (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Peter M. Weilbacher (Instituto Leibniz de Astrofísica de Postdam, Postdam, Alemania); Laure Piqueras (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Lutz Wisotzki (Instituto Leibniz de Astrofísica de Postdam, Postdam, Alemania); David Lagattuta (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Benoit Epinat (IRAP, Universidad de Toulouse, Toulouse, Francia; Universidad Aix Marseille, Marsella, Francia); Sebastiano Cantalupo (ETH Zúrich, Zúrich, Suiza); Jean Baptiste Courbot (Universidad de Lyon, Lyon, Francia; ICube, Universidad de Estrasburgo, Estrasburgo, Francia); Thierry Contini (IRAP, Universidad de Toulouse, Toulouse, Francia); Johan Richard (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Rychard Bouwens (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos); Nicolas Bouché (IRAP, Universidad de Toulouse, Toulouse, Francia); Wolfram Kollatschny (AIG, Universidad de Gotinga, Gotinga, Alemania); Joop Schaye (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos); Raffaella Anna Marino (ETH Zúrich, Zúrich, Suiza); Roser Pello (IRAP, Universidad de Toulouse, Toulouse, Francia); Christian Herenz (Instituto Leibniz de Astrofísica de Postdam, Postdam, Alemania); Bruno Guiderdoni (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Marcella Carollo (ETH Zúrich, Zúrich, Suiza); S. Hamer (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); B. Clément (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); G. Desprez (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); L. Michel-Dansac (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); M. Paavast (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos); L. Tresse (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); L. A. Boogaard (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos); J. Chevallard (Oficina de Apoyo Científico, ESA/ESTEC, Noordwijk, Países Bajos); S. Charlot (Universidad de la Sorbona, París, Francia); J. Verhamme (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Marijn Franx (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos); Kasper B. Schmidt (Instituto Leibniz de Astrofísica de Postdam, Postdam, Alemania); Anna Feltre (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Davor Krajnović (Instituto Leibniz de Astrofísica de Postdam, Postdam, Alemania); Eric Emsellem (ESO, Garching, Alemania; Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Mark den Brok (ETH Zúrich, Zúrich, Suiza); Santiago Erroz-Ferrer (ETH Zúrich, Zúrich, Suiza); Peter Mitchell (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Thibault Garel (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Jeremy Blaizot (Universidad de Lyon, Lyon, Francia); Edmund Christian Herenz (Departamento de Astronomía, Universidad de Estocolmo, Estocolmo, Suecia); D. Lam (Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); M. Steinmetz (Instituto Leibniz de Astrofísica de Postdam, Postdam, Alemania); y J. Lewis (Universidad de Lyon, Lyon, Francia).

El Campo Ultraprofundo del Hubble visto con MUSE

Esta imagen a color muestra la región del Campo Ultraprofundo de Hubble (una región pequeña pero muy estudiada de la constelación de Fornax), observada con el instrumento MUSE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO. Pero esta imagen sólo da una visión muy parcial de la riqueza de los datos de MUSE, que también proporcionan un espectro para cada pixel de la imagen. Este conjunto de datos ha permitido que los astrónomos no sólo puedan medir las distancias de muchas más de estas galaxias —un total de 1600—, sino que también han extraído más información acerca de cada una de ellas. Sorprendentemente, se encontraron 72 nuevas galaxias que habían eludido la imagen profunda obtenida con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA.

Crédito:

ESO/MUSE HUDF collaboration

El Campo Ultraprofundo de Hubble 2012

Esta imagen muestra el Campo Ultraprofundo de Hubble 2012, una versión mejorada de la imagen de Campo Ultraprofundo de Hubble con tiempo de observación adicional. Los nuevos datos han revelado por primera vez la existencia de una población de galaxias distantes con desplazamiento al rojo de entre 9 y 12, incluyendo el objeto más distante observado hasta la fecha. Estas galaxias requerirán de confirmación usando espectroscopía por parte del próximo Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA.

Crédito:

NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the HUDF 2012 Team

Glowing haloes around distant galaxies

This compound image shows the Hubble Ultra Deep Field region and highlights in blue the glowing haloes of gas around many distant galaxies discovered using the MUSE instrument on ESO's Very Large Telescope in Chile. The discovery of so many huge haloes, which radiate ultraviolet Lyma-alpha radiation, around many distant galaxies is one of the many results coming out of this very deep spectroscopic survey.

Crédito:

ESO/MUSE HUDF team.

Videos  .

ESOCast 140 Light: MUSE bucea en el Campo Ultraprofundo de Hubble

Utilizando el instrumento MUSE, instalado en el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, un equipo de astrónomos ha llevado a cabo el sondeo espectroscópico más profundo hecho hasta el momento. Se han centrado en el Campo Ultraprofundo del Hubble (HUDF, Hubble Ultra Deep Field), midiendo distancias y propiedades de 1600 galaxias muy débiles, incluyendo 72 galaxias que nunca habían sido detectadas con anterioridad, ni siquiera por el Hubble. Esta gran cantidad de nueva información ha posibilitado que los astrónomos sepan más sobre la formación de estrellas en el universo temprano y han podido estudiar los movimientos y otras propiedades de las galaxias tempranas, algo posible gracias a las exclusivas capacidades espectroscópicas de MUSE.

Este ESOcast Light ofrece un repaso rápido de este importante conjunto de datos.

Crédito:

ESO

Editing: Nico Bartmann
Web and technical support: Mathias André and Raquel Yumi Shida
Written by: Rosa Jesse, Nicole Shearer and Richard Hook
Music: Music written and performed by: tonelabs (http://www.tonelabs.com).
Footage and photos: ESO, Mark Swinbank, Institute for Computational Cosmology, Durham University, M. Fumagalli, L. Calçada, MUSE HUDF collaboration
Directed by: Nico Bartmann
Executive producer: Lars Lindberg Christensen

Acercándonos a la visión de MUSE del Campo Ultraprofundo de Hubble


Esta secuencia de zoom lleva al espectador desde una amplia panorámica del cielo hacia el interior de la débil constelación meridional de Fornax (el horno). Aquí se encuentra el Campo Ultraprofundo del Hubble, un pequeño parche de cielo que ha sido ampliamente observado por muchos telescopios en tierra y en el espacio como una ventana al universo temprano. La imagen final ha sido creada a partir de las observaciones del instrumento MUSE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO. Forman el sondeo espectroscópico más profundo hecho hasta el momento.

Crédito:

ESO, Nick Risinger (skysurvey.org) and Digitized Sky Survey 2. Music: Astral Electronic

Panorámica sobre la imagen de MUSE del Campo Ultraprofundo de Hubble


Este vídeo nos acerca a la región del Campo Ultraprofundo de Hubble (una región pequeña pero muy estudiada de la constelación de Fornax), observada con el instrumento MUSE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO. Pero esta rica y colorida  imagen sólo da una visión muy parcial del potencial de los datos obtenidos por MUSE, que también proporcionan un espectro para cada pixel de la imagen. Este conjunto de datos ha permitido que los astrónomos no sólo puedan medir las distancias de muchas más de estas galaxias —un total de 1600—, sino que también han extraído más información acerca de cada una de ellas. Sorprendentemente, se encontraron 72 nuevas galaxias que habían eludido la imagen profunda obtenida con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA.

Crédito:

ESO/MUSE HUDF collaboration

Volando a través de la imagen de MUSE del Campo Ultraprofundo de Hubble


Un vuelo a través del campo de MUSE HUDF. Las distancias a las galaxias se derivan de una combinación de mediciones espectroscópicas de MUSE y cálculos adicionales del sondeo 3DHST usando el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA.

Crédito:

ESO/Mark Swinbank, Institute for Computational Cosmology, Durham University

MUSE charts distances in the Hubble Ultra Dee Field


This sequence starts with an image of the Hubble Ultra Deep Field from the MUSE instrument on ESO's Very Large Telescope. The first grey circles that appear mark galaxies that had had their distances well measured before the MUSE survey. The more numerous reddish circles that follow are new measurements from MUSE, about 1600 in total. The final crosses mark the positions of galaxies that were only detected in the MUSE spectroscopic data and which were totally invisible to the NASA/ESA Hubble Space Telescope. The colours of the crosses indicate distance, with green closest and red most distant.

Crédito:

ESO/MUSE HUDF team

MUSE reveals glowing haloes around distant galaxies


This video sequence shows the Hubble Ultra Deep Field region and highlights in blue the glowing haloes of gas around many distant galaxies discovered using the MUSE instrument on ESO's Very Large Telescope in Chile. The discovery of so many huge haloes, which radiate ultraviolet Lyman-alpha radiation, around many distant galaxies is one of the many results coming out of this very deep spectroscopic survey.

Crédito:
ESO/MUSE HUDF team

Fuente: Observatorio Europeo Austral 

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