El telescopio espacial Hubble observó el candidato a estrella más lejana observada hasta ahora, WHL0137, bautizada como Earendel, con un desplazamiento al rojo fotométrico de zphot = 6.2 ± 0.1. La cámara infrarroja cercana (NIRCam) del telescopio espacial Webb ha observado dicha estrella lensada gravitacionalmente con sus ocho filtros (entre 0.8 y 5.0 µm) confirmando que parece una fuente puntual (sería una estrella observada cuando el universo tenía menos de mil millones de años); se estima que su radio proyectado en el plano imagen es menor de r < 0.02 pc (unas ∼ 4000 UA), lo que apoya que no es un cúmulo estelar, al contrario que las dos imágenes que se observan justo encima y debajo de ella en el Arco del Amanecer (Sunrise Arc). El Webb estima un desplazamiento al rojo fotométrico de zphot = 6.15+0.27−0.34 (que tiene mayor incertidumbre que la de Hubble). Los datos fotométricos apuntan a una estrella con una temperatura efectiva entre 13000 y 16000 K (si no es un sistema estelar múltiple formado por varias estrellas muy próximas). Si fueran dos estrellas cercanas, tendrían temperaturas efectivas de 20000 K y 13000 K.
Se espera que el espectrógrafo infrarrojo cercano (NIRSpec) del Webb obtenga un espectro de Earendel a finales de este año. Hasta entonces no se podrá dilucidar si Earendel es una estrella individual o un sistema estelar múltiple. El artículo es Brian Welch, Dan Coe, …, Anton Vikaeus, «JWST Imaging of Earendel, the Extremely Magnified Star at Redshift z=6.2,» arXiv:2208.09007 [astro-ph.GA] (18 Aug 2022), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.09007. Te recomiendo leer en este blog «Earendel, la (candidata a) estrella más lejana observada», LCMF, 31 mar 2022, y escuchar los episodios del podcast Coffee Break «Podcast CB SyR 361: Earendel, …», LCMF, 01 abr 2022, y «Podcast CB SyR 362: estrella Earendel, …», LCMF, 13 abr 2022. Estoy seguro que volveremos a hablar de ella en septiembre en este podcast.
Earendel ha sido observada por los ocho filtros de NIRCam, con un tiempo de exposición de 35 minutos (2401 segundos) en cada uno de ellos. La comparación de las imágenes con un modelo para una estrella permite obtener los residuos mostrados en esta figura, que son compatibles con ruido instrumental. Estas imágenes de Webb apoyan la hipótesis de que se trata de una estrella (o sistema estelar) en lugar de un cúmulo estelar.
La estimación del desplazamiento al rojo sin un espectro requiere superponer un modelo a los ochos puntos fotométricos disponibles. A la izquierda (color verde) se observa un ajuste para una estrella con z = 6.2, Teff = 15000 K, log(g) = 2.5 y [M/H] = −1. A la derecha se observa un ajuste para una estrella doble a z = 6.2 (en verde la suma de los dos espectros), con la estrella más fría (color rojo) con Teff = 10000 K, log(g) = 2.0 y [M/H]=−1, y con la estrella más caliente (color azul) con Teff = 30000 K, log(g) = 3.5 y [M/H] = −1. Como se observa el ajuste del espectro es mejor en este segundo caso, aunque esto es algo de esperar pues a más parámetros libres más fácil es ajustar un espectro a los ocho datos disponibles; por ello, a priori, no se debería tomar este mejor ajuste como un indicio de que Earendel es una estrella doble. Hasta que NIRSpec no obtenga su espectro de alta resolución no sabremos si se trata de una estrella individual o de un sistema estelar múltiple. Así que hasta entonces, poco más se puede decir sobre esta estrella lensada gravitacionalmente de forma extrema.
[PS 24 ago 2022] Pregunta Rocker en los comentarios ¿por qué la incertidumbre de Webb para el desplazamiento al rojo fotométrico es mayor que la de Hubble? Esta figura muestra la estimación fotométrica obtenida con Hubble (Brian Welch, Dan Coe, …, Tom Broadhurst, «A highly magnified star at redshift 6.2,» Nature 603: 815-818 (30 Mar 2022), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04449-y). Se observa claramente que los datos en el infrarrojo de Hubble tienen una gran incertidumbre comparada con los de Webb; sin embargo, la clave de la estimación de Hubble son los datos en el óptico (filtros F435W, F475W, F606W y F814W), que están ausentes en el Webb. Parece claro que la combinación de los filtros ópticos de Hubble con los infrarrojos de Webb permitiría una estimación con menor incertidumbre; quizás en un artículo próximo alguien publique dicha estimación. [/PS]
¿Por qué es tan difícil obtener el espectro? ¿hace falta mucho tiempo de observación?
NoTengoNiIdea, no es tan difícil, lo que pasa es que hay que hacerlo y hay muchas cosas que hacer. En la propuesta de observación GO 02282, se solicitan 14.4 horas de observación, ~3 horas de NIRCam en dos épocas y ~3 horas de NIRSpec MOS PRISM en 12 posiciones del Arco del Amanecer.
Como puedes ver en el estado de la observación se ha realizado la primera observación de NIRCam (imagen WHL0137-08 de NIRCam durante 4.18 horas archivada el 30 de julio de 2022); aquí tienes entre qué otras observaciones se realizó la observación de WHL0137-08 con NIRCam. La segunda observación de NIRCam está planificada durante 2.44 horas entre el 25 de noviembre y el 31 de diciembre de 2022; las tres observaciones de NIRSpec durante 2.52, 2.49 y 2.63 horas están planificadas entre el 28 de noviembre y el 28 de diciembre de 2022. Así que hasta finales de enero o principios de febrero no se puede esperar la publicación de los espectros.
Gracias por la respuesta Francis, y por los enlaces para ver las propuestas de observación.
«El Webb estima un desplazamiento al rojo fotométrico de zphot = 6.15+0.27−0.34 (que tiene mayor que incertidumbre que la de Hubble)»: ¿Porqué tiene mayor incertidumbre que la del Hubble? El público común esperaba que fuese al revés…En lo ortográfico, parece que hay un «que» que está demás.
Gracias, Rocker, por el tipo. La razón es sencilla, Hubble también observa en el óptico (0.4, 0.6 y 0.8 μm, filtros F435W, F475W, F606W y F814W), mientras que Webb solo observa en el infrarrojo (1–5 μm, filtros F444W, F410W, …, F090W); para una estrella con z = 6.2 el corte de Lyman está alrededor de 0.9 μm, luego es imposible de observar con Webb (por ciertos, los filtros de Hubble en el infrarrojo para Earendel tienen una incertidumbre enorme comparada con la de Webb, como quizás intuías, Rocker). Quizás habría que haber combinado los datos de Hubble en óptico con los de Webb en infrarrojo para estimar con menor incertidumbre el desplazamiento al rojo, pero en el nuevo artículo no se hace (quizás en un futuro no muy lejano alguien lo haga).
Muy fan, Francis!!!
Os/te escucho en Coffebreak desde hace poco (ahora, con el parón, estoy escuchando episodios pasados sistemáticamente) y es todo un placer, aunque habitualmente entiendo no más del 10% de lo que decís (preposiciones y adverbios, principalmente).
Gracias por el esfuerzo de divulgación.
Ricardo
Ricardo, el jueves 1 de septiembre volveremos a la carga.
Francis agradezco mucho tu labor de divulgación. Soy seguidor y fan de tus intervenciones en Coffeebreak. El mundo necesita más gente como tú.
Lo dicho gracias y adelante!