Las observaciones del JWST arrojan más luz sobre la naturaleza de un cúmulo de galaxias distante

Astrónomos de la Universidad de Nanjing en China y de otros lugares han realizado observaciones de alta resolución de un cúmulo de galaxias distante conocido como CL J1001+0220 utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST). La campaña de observación, descrita en un artículo. Publicado 8 de marzo en el servidor de preimpresión arXivproduce información importante sobre la naturaleza de este grupo.

Los cúmulos de galaxias contienen hasta miles de galaxias unidas por la gravedad. Son las estructuras gravitacionalmente más grandes conocidas en el universo y pueden servir como excelentes laboratorios para estudiar la evolución de las galaxias y la cosmología.

CL J1001+0220 (o CL J1001 para abreviar) es un cúmulo de galaxias en la constelación de Sextans, que contiene 17 galaxias, ubicadas a una distancia de aproximadamente 11,1 mil millones de años luz. Tiene una tasa de formación de estrellas (SFR) mejorada, un corto período de agotamiento de gas y presenta pruebas sólidas de que las propiedades de las galaxias que lo integran se ven afectadas por el entorno extremo.

Estudios anteriores han encontrado que J1001 parece estar experimentando una transformación de un protocúmulo a un cúmulo maduro. Dado que dicha evolución no se comprende completamente, un equipo de astrónomos dirigido por Hanwen Sun de la Universidad de Nanjing decidió observar más de cerca este proceso utilizando la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del JWST. Su estudio se complementó con datos de telescopios terrestres como el Telescopio Subaru y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

«Aquí presentamos nuevas observaciones JWST/NIRCam dirigidas al cúmulo distante CL J1001 en z = 2,51 del programa COSMOS-Webb, que, en combinación con imágenes de banda estrecha anteriores dirigidas a emisores Hα y estudios milimétricos profundos de emisores de CO, proporcionan una visión completa de el ensamblaje masivo de galaxias en CL J1001», escribieron los investigadores en el artículo.

El equipo del Sol pudo completar un censo de las galaxias miembros de CL J1001. En primer lugar, identificaron una población de miembros rojos y masivos del cúmulo, que no habían sido detectados en imágenes profundas anteriores utilizadas por el Telescopio Espacial Hubble (HST). Esto confirma que las observaciones del JWST son necesarias para obtener un censo completo de los miembros del cúmulo de galaxias.

El estudio encontró que la distribución espacial de las galaxias miembros de CL J1001 está altamente concentrada. Los astrónomos observaron que la densidad estelar central de CL J1001 es comparable o incluso mayor que la de los cúmulos más masivos con bajo corrimiento al rojo, al contrario de lo que se observa en los alrededores de este cúmulo. Estos hallazgos sugieren un escenario de formación de adentro hacia afuera para los primeros cúmulos conocidos.

Además, basándose en la muestra de masa completa de los miembros en formación estelar, los astrónomos descubrieron que la función de masa estelar de CL J1001 muestra una característica prominente de «supervisión pesada», ya que hay una sobreabundancia de galaxias masivas en formación de estrellas (SFG). apilados en el centro del grupo. Se descubrió que el número total y la densidad estelar de estos miembros masivos de SFG eran comparables a los de los SFG masivos y las galaxias inactivas combinadas en cúmulos con corrimientos al rojo más bajos.

Al resumir los resultados, los autores del artículo concluyeron que CL J1001 se encuentra actualmente en una rápida transición y que es probable que muchos de sus enormes SFG queden inactivos pronto.