Vea el cielo menos oscuro o el renacimiento de la astronomía profunda

Una imagen de una sección del cielo, tomada a 4.200 metros sobre el Pacífico, con Canadá France-Hawaii-Telescope. Una imagen destinada al calendario anual del observatorio, pero que ha sido objeto de fructífero estudio científico. Una imagen que ilustra un modo de observación en boga: imágenes “profundas” al servicio de explorar objetos difusos en el Universo, con luz extensa pero tenue. Uno de los principales objetivos de este tipo de imagen: rastrear los restos de encuentros galácticos pasados ​​y actuales para comprender mejor el crecimiento de las galaxias.

Una imagen llamada “en colores verdaderos”, ciertamente iluminada por el astrofísico para revelar matices de temperatura y edad: el azul de las estrellas más calientes y más jóvenes, el rojo de las poblaciones estelares más frías y viejas, las regiones marrones oscurecidas por nubes de polvo, donde nacen las estrellas y los planetas. Y ese negro, tan importante en astronomía: el negro de las imágenes del cielo que señala la ausencia de fuentes lo suficientemente brillantes como para ser detectadas, pero también la energía oscura que gobierna la expansión del universo, la materia oscura que explica el movimiento de las estrellas en las galaxias. o agujeros negros de los que la luz no puede escapar.

Asociada a ella hay una paradoja, la de la noche oscura: según la cual no debería existir, ya que, en un Universo casi infinito, un rayo luminoso de una estrella más o menos distante debería emerger de cada dirección de observación. Pero el Universo tiene una edad finita (13,8 mil millones de años), y el rayo de luz no siempre tiene tiempo para llegar hasta nosotros.

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Este negro sorprendentemente no está muy presente en nuestra imagen. En la cima de un volcán hawaiano, a salvo de la contaminación lumínica, gracias a detectores ultrasensibles, la oscuridad desaparece. Los avances en las llamadas imágenes profundas revelan una luz tenue y difusa proveniente del cosmos, conocida como “brillo superficial bajo”, difícil de discernir porque se mezcla con innumerables artefactos y se pierde en el fondo del cielo.

Técnicas modernas para sondear el cielo profundo.

En los últimos años, equipos de todo el mundo han desarrollado nuevas técnicas de observación y procesamiento de datos, e incluso han diseñado nuevas generaciones de instrumentos para sondear mejor estas fuentes débiles.

Esta imagen fue adquirida con el Cámara MegaCam que ofrece un gran campo de visión: un grado cuadrado, o 5 veces la superficie de la Luna, es decir, un campo capaz de mapear la luz dispersa de estructuras muy grandes. De hecho, los astrónomos del siglo pasado ya conocían la existencia de esta luz, que utilizaron grandes placas fotográficas como detectores. Pero con la llegada, en la década de 1980, de las cámaras electrónicas equipadas con cámaras CCD, los campos de visión se redujeron repentinamente y disminuyó el conocimiento sobre la luz dispersa. Luego, en la década de 2000, las cámaras CCD se agruparon en un mosaico, y las cámaras retomaron su alcance anterior: así, la que equipará a la Telescopio Vera Rubin en construcción en Chile, y parcialmente construida en Francia, alcanza los 3,4 grados de lado, ofreciendo las medidas que allí se realizarán, el LSST (para Encuesta de tiempo y espacio heredados), amplias perspectivas.

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Las imágenes astronómicas permiten explorar las estrellas a distancia. Se encuentra con una gran dificultad: las imágenes del cielo se proyectan en 2D en la bóveda celeste y la luz de fuentes distantes y distantes se puede superponer a lo largo de una línea de visión. Depende del astrónomo restar fondos molestos y deshacerse de los primeros planos contaminantes como esos halos fantasmales que abarcan estrellas cercanas en la imagen de MegaCam, artefactos instrumentales que las delicadas técnicas de deconvolución pueden eliminar.

Estudia el medio interestelar de nuestra galaxia y galaxias distantes.

Otras contaminaciones: las nubes de gas y polvo de nuestra propia Galaxia. Numerosos en el disco de la Vía Láctea, pero también presentes en su halo, dispersan la luz y aparecen en imágenes profundas como filamentos extendidos. Podemos distinguir algunas de estas estructuras filamentosas amarillentas a la derecha (oeste) de nuestra imagen. Aprendimos a localizar estos cirro, por ejemplo, refiriéndose a las tarjetas de infrarrojos, el área del espectro de luz donde emiten la mayor parte de su luz. Los especialistas en el entorno interestelar se alegran de su presencia, porque pueden estudiarlos con una resolución espacial incomparable: el segundo de arco en lugar del minuto típico de las imágenes infrarrojas.

Pero los extragalácticos están luchando y, aún sin saber cómo restarlos, se contentan con esquivarlos.

Quinteto de Stephan: cinco galaxias en interacción.
Jean – Charles Cuillandre (CFHT / CEA Saclay), Giovanni Anselmi (Coelum), CC BY

Su objetivo en esta imagen: “Quinteto de Stephan”, un conocido grupo compacto de galaxias visibles en la parte inferior (sur) de la imagen y ubicadas a 85 megaparsecs, o casi 300 millones de años luz de distancia. Por tanto, podemos distinguir 5 galaxias principales, pero una de ellas resultó estar en primer plano y mucho más cerca de nosotros que sus compañeras (13 megaparsecs). Sabemos esto porque es La velocidad Doppler no coincide con la del resto de miembros del quinteto, y también porque else distingue en la galaxia más cercana a las “protuberancias”, agrupación de estrellas individuales casi resueltas, que ya no serían detectables en la práctica a la distancia del quinteto.

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Entre las galaxias del cuarteto, por lo tanto, estructuras difusas, digamos “Tenía colas” y “halo extendido” – hecho de estrellas arrancadas de sus anfitriones en encuentros galácticos actuales o pasados. Estas observaciones deberían permitir confirmar o invalidar el escenario más comúnmente propuesto para explicar la crecimiento de galaxias, que se basa en sucesivas colisiones y fusiones.

Por tanto, esta imagen es una invitación a la arqueología galáctica, y el ojo atento verá otro bulto a la izquierda (oeste) del grupo: un puente que lo conecta con una quinta galaxia pequeña. ¡Una lección final de este análisis de imágenes es que el grupo de Stephan es, en última instancia, un quinteto!

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