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Estudio desde Cerro Tololo revela miles de millones de objetos en la Vía Láctea

Un colosal conjunto de imágenes revela un majestuoso panorama de la Vía Láctea con un detalle sin precedentes

18 Enero 2023

Utilizando la Cámara de Energía Oscura ubicada en el Observatorio de Cerro Tololo, que opera NOIRLab de NSF y Observatorio AURA en Chile, los astrónomos lograron un gigantesco estudio del plano de la Vía Láctea que contiene 3.320 millones de objetos astronómicos, en lo que probablemente es el catálogo más grande hasta ahora.

La galaxia de la Vía Láctea contiene cientos de miles de millones de estrellas, además de brillantes regiones de formación estelar e imponentes nubes oscuras de polvo y gas. Obtener imágenes y catalogar estos objetos para su estudio es una tarea titánica, pero un reciente conjunto de datos recién publicados que se conocen como el segundo Estudio de Plano de la Cámara de Energía Oscura (DECaPS2 por sus siglas en inglés) revela un asombroso número de estos objetos con un detalle sin precedentes. Luego de dos años y más de 10 terabytes de datos provenientes de 21.400 imágenes individuales, el estudio DECaPS2 identificó aproximadamente 3.32 millones de objetos, convirtiéndolo probablemente en el catálogo más grande compilado hasta el momento. Los astrónomos y el público pueden explorar el conjunto de datos aquí.

Esta colección sin precedentes fue capturada por la Cámara de Energía Oscura (DECam), un instrumento que se encuentra instalado en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4-metros que forma parte del Observatorio de Cerro Tololo (CTIO), un Programa de NOIRLab de NSF y Observatorio AURA. Cerro Tololo es una constelación de telescopios internacionales ubicados en la cima de Cerro Tololo, en Chile, a una altitud de 2.200 metros (7.200 pies). La posición privilegiada de Cerro Tololo ofrece a los astrónomos una visión incomparable del polo sur celeste, lo que le permite a DECam capturar todo el plano galáctico con gran detalle.

DECaPS2 es un estudio del plano de la Vía Láctea visto desde el cielo del hemisferio sur y capturado en longitudes de onda ópticas y de infrarrojo cercano. El primer conjunto de datos de DECaPS fue publicado en 2017, y con la adición de esta nueva publicación de datos, el estudio cubre actualmente un 6,5% del cielo nocturno, abarcando unos asombrosos 130 grados de longitud. Si bien puede sonar modesto, esto equivale a 13 mil veces al área angular de la Luna llena.

El conjunto de datos de DECaPS2 está disponible para toda la comunidad científica y se encuentra alojado en el Astro Data Lab de NOIRLab, que forma parte del Centro de Datos para la Comunidad Científica. Además, es posible acceder a versiones interactivas de la imagen usando un navegador de internet en los sitios de LegacySurveyViewer, World Wide Telescope y Aladin, los que cuentan con herramientas de panorámica y zoom.

La mayor parte de las estrellas y del polvo en la Vía Láctea están ubicados en su disco —que en esta imagen corresponde a la banda brillante que se extiende a lo ancho—, en donde se encuentran los brazos espirales.

Si bien esta abundancia de estrellas y polvo crean imágenes hermosas, también son un desafío a la hora de observar el plano galáctico. Los filamentos oscuros de polvo que se ven atravesando la imagen, absorben la luz de las estrellas y nublan por completo a las más débiles, mientras que la luz de las nebulosas difusas interfiere con cualquier intento de medir el brillo de los objetos individuales. Otro desafío que surge del gran número de estrellas, es que éstas se pueden superponer en la imagen y hacer difícil diferenciarlas de sus estrellas vecinas.

A pesar de estos desafíos, los astrónomos lograron observar las profundidades del plano galáctico para mejorar nuestra comprensión de la Vía Láctea. Mediante la observación en longitudes de onda en infrarrojo cercano, fueron capaces de observar más allá del polvo que absorbe la luz. Los científicos también utilizaron un innovador enfoque de procesamiento de datos, que les permitió predecir de mejor forma el fondo detrás de cada estrella. Esto les ayudó a mitigar los efectos de las nebulosas y de los campos de estrellas superpoblados en estas enormes imágenes astronómicas, y asegurar la precisión del catálogo final de datos procesados.

“Una de las razones principales del éxito de DECaPS2 es que simplemente apuntamos a una región con una densidad extraordinariamente elevada de estrellas, teniendo cuidado en identificar las fuentes que aparecen una encima de la otra”, explicó Andrew Saydjari, estudiante de posgrado en la Universidad de Harvard, además de investigador en el Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian y autor líder del artículo científico. “Hacer esto nos permitió producir el catálogo más grande de este tipo conseguido de una sola cámara, en términos del número de objetos observado”.

“Cuando se combina con imágenes de Pan-STARRS 1, DECaPS2 completa una vista panorámica en 360 grados del disco de la Vía Láctea y además alcanza estrellas mucho más débiles”, indicó Edward Schlafly, un investigador del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial administrado por AURA, y coautor del artículo sobre DECaPS2 que fue publicado en el Astrophysical Journal Supplement. “Con este nuevo estudio, podemos mapear la estructura tridimensional de las estrellas y el polvo de la Vía Láctea con un detalle sin precedentes.”

"Desde mi trabajo en el Sloan Digital Sky Survey, hace dos décadas atrás, que estoy buscando una forma de realizar mejores mediciones sobre complejos fondos", expresó Douglas Finkbeiner, un profesor en el Center for Astrophysics, que también fue coautor del artículo científico e investigador principal detrás del proyecto. "¡Este trabajo ha alcanzado eso y más!", agregó.

Por su parte, la directora de la División de Ciencias Astronómicas en NSF, Debra Fischer, destacó que “esto es una proeza técnica. Imagina una foto individual en la que aparecen más de 3 mil millones de personas en la que cada una de ellas es reconocible. Los astrónomos estudiarán este detallado retrato de más de 3 mil millones de estrellas en la Viá Láctea durante las próximas décadas. Este es un excelente ejemplo de lo que pueden lograr las asociaciones entre agencias federales”.

La DECam fue construida originalmente para realizar el Estudio de Energía Oscura, que fue dirigido por el Departamento de Energía de Estados Unidos y la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos entre 2013 y 2019.

Más Información

Este conjunto de datos fue presentado en el artículo científico The Dark Energy Camera Plane Survey 2 (DECaPS2): More Sky, Less Bias, and Better Uncertainties publicado en el Astrophysical Journal Supplement.

El equipo de DECaPS2 está formado por of A. K. Saydjari (Harvard University and the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian), E. F. Schlafly (Space Telescope Science Institute), D. Lang (Perimeter Institute for Theoretical Physics and University of Waterloo), A. M. Meisner (NOIRLab de NSF), G. M. Green (Max Planck Institute for Astronomy), C. Zucker (Space Telescope Science Institute and the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian), I. Zelko (Canadian Institute of Theoretical Astrophysics — University of Toronto), J. S. Speagle (University of Toronto), T. Daylan (Princeton University), A. Lee (Bill & Melinda Gates Foundation), F. Valdes (NOIRLab de NSF), D. Schlegel (Lawrence Berkeley National Laboratory), and D. P. Finkbeiner (Harvard University and the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian).

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.