Lʼespectrògraf WEAVE comença lʼestudi de la formació i lʼevolució de les galàxies

Esquerra: el telescopi William Herschel amb l’instrument WEAVE. El posicionador de fibres del WEAVE és a la caixa negra d’1,8 metres, situada sobre l’anell superior. Les fibres òptiques recorren l’estructura del telescopi fins a la plataforma de l’esquerra, que allotja l’espectrògraf. Crèdit: Sebastian Kramer. Dreta: imatge del telescopi espacial James Webb (JWST) del quintet de Stephan, amb el contorn de l’apuntat del LIFU del WEAVE per a l’observació de la primera llum. Cada cercle indica una fibra òptica de 2,6 segons d’arc de diàmetre. L’observació proporciona informació física de les diferents regions de cadascuna de les galàxies, així com del seu entorn immediat, amb la qual cosa, d’un extrem a l’altre, abracen 120.000 anys llum. Crèdits: NASA, ESA, CSA, STScI (imatge de fons); Aladin (superposició amb fibres).
Esquerra: el telescopi William Herschel amb l’instrument WEAVE. El posicionador de fibres del WEAVE és a la caixa negra d’1,8 metres, situada sobre l’anell superior. Les fibres òptiques recorren l’estructura del telescopi fins a la plataforma de l’esquerra, que allotja l’espectrògraf. Crèdit: Sebastian Kramer. Dreta: imatge del telescopi espacial James Webb (JWST) del quintet de Stephan, amb el contorn de l’apuntat del LIFU del WEAVE per a l’observació de la primera llum. Cada cercle indica una fibra òptica de 2,6 segons d’arc de diàmetre. L’observació proporciona informació física de les diferents regions de cadascuna de les galàxies, així com del seu entorn immediat, amb la qual cosa, d’un extrem a l’altre, abracen 120.000 anys llum. Crèdits: NASA, ESA, CSA, STScI (imatge de fons); Aladin (superposició amb fibres).
Recerca
(12/12/2022)

El grup de telescopis Isaac Newton (ING) i lʼequip de lʼinstrument de WEAVE presenten les observacions de la primera llum amb lʼespectrògraf WEAVE. És un potent espectrògraf multifibres de nova generació instal·lat al telescopi William Herschel (WHT) de lʼObservatori del Roque de los Muchachos (La Palma, Illes Canàries) que sʼha posat en marxa recentment i que ja està generant dades de molta qualitat.

Astrònomes i astrònoms dʼarreu dʼEuropa han planificat vuit mostrejos per observar-los amb el WEAVE que comprenen estudis de lʼevolució estel·lar, la Via Làctia, lʼevolució de les galàxies i la cosmologia. En sinergia amb el satèl·lit Gaia de lʼAgència Espacial Europea, el WEAVE sʼemprarà per obtenir espectres de diversos milions dʼestrelles al disc i lʼhalo de la nostra galàxia, cosa que permetrà fer arqueologia de la Via Làctia. Les galàxies properes i llunyanes sʼestudiaran per conèixer la història de com van crèixer. I els quàsars sʼutilitzaran com a balises per mapejar la distribució espacial i la interacció del gas i les galàxies quan lʼunivers només tenia prop del 20 % de lʼedat actual.

Esquerra: el telescopi William Herschel amb l’instrument WEAVE. El posicionador de fibres del WEAVE és a la caixa negra d’1,8 metres, situada sobre l’anell superior. Les fibres òptiques recorren l’estructura del telescopi fins a la plataforma de l’esquerra, que allotja l’espectrògraf. Crèdit: Sebastian Kramer. Dreta: imatge del telescopi espacial James Webb (JWST) del quintet de Stephan, amb el contorn de l’apuntat del LIFU del WEAVE per a l’observació de la primera llum. Cada cercle indica una fibra òptica de 2,6 segons d’arc de diàmetre. L’observació proporciona informació física de les diferents regions de cadascuna de les galàxies, així com del seu entorn immediat, amb la qual cosa, d’un extrem a l’altre, abracen 120.000 anys llum. Crèdits: NASA, ESA, CSA, STScI (imatge de fons); Aladin (superposició amb fibres).
Esquerra: el telescopi William Herschel amb l’instrument WEAVE. El posicionador de fibres del WEAVE és a la caixa negra d’1,8 metres, situada sobre l’anell superior. Les fibres òptiques recorren l’estructura del telescopi fins a la plataforma de l’esquerra, que allotja l’espectrògraf. Crèdit: Sebastian Kramer. Dreta: imatge del telescopi espacial James Webb (JWST) del quintet de Stephan, amb el contorn de l’apuntat del LIFU del WEAVE per a l’observació de la primera llum. Cada cercle indica una fibra òptica de 2,6 segons d’arc de diàmetre. L’observació proporciona informació física de les diferents regions de cadascuna de les galàxies, així com del seu entorn immediat, amb la qual cosa, d’un extrem a l’altre, abracen 120.000 anys llum. Crèdits: NASA, ESA, CSA, STScI (imatge de fons); Aladin (superposició amb fibres).
Recerca
12/12/2022

El grup de telescopis Isaac Newton (ING) i lʼequip de lʼinstrument de WEAVE presenten les observacions de la primera llum amb lʼespectrògraf WEAVE. És un potent espectrògraf multifibres de nova generació instal·lat al telescopi William Herschel (WHT) de lʼObservatori del Roque de los Muchachos (La Palma, Illes Canàries) que sʼha posat en marxa recentment i que ja està generant dades de molta qualitat.

Astrònomes i astrònoms dʼarreu dʼEuropa han planificat vuit mostrejos per observar-los amb el WEAVE que comprenen estudis de lʼevolució estel·lar, la Via Làctia, lʼevolució de les galàxies i la cosmologia. En sinergia amb el satèl·lit Gaia de lʼAgència Espacial Europea, el WEAVE sʼemprarà per obtenir espectres de diversos milions dʼestrelles al disc i lʼhalo de la nostra galàxia, cosa que permetrà fer arqueologia de la Via Làctia. Les galàxies properes i llunyanes sʼestudiaran per conèixer la història de com van crèixer. I els quàsars sʼutilitzaran com a balises per mapejar la distribució espacial i la interacció del gas i les galàxies quan lʼunivers només tenia prop del 20 % de lʼedat actual.

Les observacions de la primera llum: les galàxies del quintet de Stephan

El WEAVE va apuntar cap a NGC 7318a i NGC 7318b, dues galàxies al centre del quintet de Stephan, un grup de galàxies que interactuen entre elles. Aquest grup ja sʼhavia observat amb els telescopis Hubble, Spitzer i Chandra, entre dʼaltres, i més recentment també amb el telescopi espacial James Webb (JWST). També és famós pel seu paper cinematogràfic a la pel·lícula de Nadal del 1946 Que bonic que és viure (It's a Wonderful Life). Les galàxies que el componen, quatre de les quals són a 280 milions dʼanys llum de la Terra, estan col·lisionant entre elles, fet que proporciona un excel·lent laboratori «proper» per estudiar les conseqüències dels xocs entre galàxies i la seva evolució posterior.

Les observacions de la primera llum es van dur a terme amb el grup de fibres anomenat Unitat de Gran Camp Integral —LIFU, per les sigles en anglès—, un dels tres sistemes de fibres del WEAVE. Quan sʼempra el LIFU, 547 fibres òptiques molt compactes transmeten la llum dʼuna zona hexagonal del cel fins a lʼespectrògraf, on sʼanalitza i sʼenregistra.

El LIFU de lʼespectrògraf WEAVE ha mesurat una gran quantitat dʼespectres individuals de les dues galàxies centrals del quintet de Stephan i el seu entorn, i ha examinat la intensitat dels colors de la seva llum, des de lʼultraviolat fins a lʼinfraroig proper. Aquests espectres revelen, entre altra informació, detalls imprescindibles per a lʼestudi dels processos de col·lisió com ara el moviment i la distribució de les estrelles i el gas, i la seva composició química. A partir dʼaquestes dades, es pot aprendre de quina manera les col·lisions de galàxies transformen les altres galàxies del grup.

Marc Balcells, director de lʼING, explica: «El nostre objectiu ha estat instal·lar un instrument únic que ens permeti dur a terme investigacions astronòmiques dʼavantguarda. Ha estat fantàstic rebre el suport financer de les agències nacionals de recerca dels tres països socis de lʼING (el Regne Unit, Espanya i els Països Baixos), així com contribucions dʼaltres països que no pertanyen a lʼING (França i Itàlia). Ens complau demostrar que la part LIFU de WEAVE no només funciona, sinó que produeix dades de gran qualitat. Els telescopis ING continuaran oferint resultats dʼalt impacte científic durant els propers anys. Esperem anunciar ben aviat els esdeveniments de primera llum per als altres modes dʼobservació, que actualment es troben en la fase final de calibratge».

El WEAVE, un espectrògraf de nova generació

Lʼespectrògraf WEAVE fa servir fibres òptiques per recollir la llum dʼobjectes celestes i la transmet a un espectrògraf que separa la llum segons les seves diferents longituds dʼona. Pot treballar amb dues resolucions espectrals diferents, que sʼutilitzen per mesurar les velocitats dels objectes en la línia de visió (mitjançant lʼefecte Doppler) i determinar-ne la composició química. La versatilitat del WEAVE és un dels seus principals punts forts. Mentre que el mode LIFU conté centenars de fibres en una distribució compacta, fonamentals per aconseguir imatges dʼàrees esteses en el cel, en el mode MOS es poden col·locar prop dʼun miler de fibres individuals (mitjançant dos robots) per recollir simultàniament la llum dʼestrelles, galàxies o quàsars. Durant els cinc primers anys dʼoperació sʼespera obtenir espectres de milions dʼestrelles i galàxies individuals, un objectiu que es pot assolir gràcies a la capacitat de lʼespectrògraf WEAVE dʼobservar tants cossos alhora.

La contribució catalana a lʼespectrògraf WEAVE

En aquest projecte hi participen científics de lʼInstitut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). LʼInstitut dʼEstudis Espacials de Catalunya (IEEC) hi pren part amb investigadors de les unitats de lʼICCUB i la UPC. Les institucions catalanes han treballat, des de lʼinici del projecte, en la definició dels objectius científics i en la selecció dels objectes que sʼobservarien —des dʼestrelles en diverses fases evolutives fins a cúmuls estel·lars—, així com en el mostreig de quàsars, galàxies de nucli actiu molt llunyanes extremament brillants. En concret, dos membres de lʼICCUB-IEEC, Maria Monguió i Mercè Romero-Gómez, i un de la UPC, Roberto Raddi, són membres dels grups internacionals de treball sobre estrelles joves, arqueologia galàctica i nanes blanques que integren lʼequip de científics responsables de planificar les observacions. Teresa Antoja i Ignasi Pérez-Ràfols, també de lʼICCUB-IEEC, colideren els equips de recerca responsables de la dinàmica del disc galàctic i dels quàsars, respectivament.

Maria Monguió, de lʼInstitut de Ciències del Cosmos (ICCUB-IEEC), afirma: «Després dʼanys de preparació, esperem poder obtenir ben aviat els primers espectres dʼestrelles del disc de la nostra galàxia. La quantitat i qualitat dels milions dʼespectres que esperem observar ens permetrà, entre dʼaltres, analitzar regions de formació estel·lar recent i mesurar com es mouen les estrelles. Aquestes dades, juntament amb les que aporta la missió Gaia, ens permetran abordar qüestions fonamentals sobre la formació i lʼevolució de la Via Làctia».

Roberto Raddi, a propòsit de la contribució de la Universitat Politècnica de Catalunya, comenta: «El nostre equip contribuirà a lʼestudi dʼunes 100.000 nanes blanques prèviament observades per Gaia, i descobrirà els secrets que sʼamaguen darrere de les últimes fases evolutives de les estrelles semblants al Sol, incloent-hi el destí dels seus sistemes planetaris, així com els mecanismes que porten a les explosions de supernova en els sistemes binaris amb nanes blanques».

Més informació:
https://www.ing.iac.es/PR/press/weave_LIFU_first_light.html
http://arxiv.org/abs/2212.03981