¿Por qué hay tantas galaxias aparentemente cambiadas de azul en el espacio profundo?

La NASA lanzó esta imagen del espacio profundo. La forma en que se supone que funciona la luz cambiante frente a la expansión del universo es haciendo que las galaxias más lejanas parezcan mayormente desplazadas hacia el rojo. Pero la imagen de la NASA muestra un equilibrio parejo entre el cambio azul y el rojo. ¿Porqué es eso?

No se puede medir el desplazamiento al rojo de una galaxia mirando una imagen en falso color. Las imágenes tomadas a través de diferentes filtros se apilan y colorean a su gusto. Se puede decir que las galaxias azules son de hecho más azules que las galaxias rojas, pero no existe una escala absoluta para juzgar el desplazamiento al rojo a simple vista.

En segundo lugar, no hay detalles en la página web de la NASA, pero las cámaras ACS y WFC3 tienen capacidades de infrarrojo cercano. Por lo tanto, creo que esta imagen es una imagen visual de información en falso color que se extiende muy hacia el rojo de lo que el ojo puede percibir. Por lo tanto, incluso las cosas que se ven azules pueden tener un espectro que alcanza su punto máximo en longitudes de onda más rojas, ¡mientras que cualquier cosa que se vea roja en realidad podría ser infrarroja!

Sin embargo, más allá de esto, para juzgar cuál sería la apariencia desplazada al rojo de una galaxia, necesitaría saber cómo se veía la galaxia con desplazamiento al rojo cero. Es decir, la luz que se emite en el ultravioleta podría desplazarse hacia el rojo hacia la parte visible del espectro. Es completamente posible que el color visual de una galaxia desplazada al rojo no cambie mucho si la galaxia emitiera mucha luz UV en su marco de referencia o, igualmente, si emitiera mucha luz muy roja que luego fuera desplazada al rojo del telescopio. rango de sensibilidad.

Finalmente, podría haber algo de astrofísica genuina. Muchas galaxias distantes son más azules que las galaxias cercanas porque están experimentando una intensa formación estelar. Las regiones masivas de formación de estrellas emiten abundante luz UV que se desplaza hacia el rojo hacia la óptica.

Por fin, por fin! Muchas de las galaxias en la imagen estarán bastante cerca y no serán muy desplazadas hacia el rojo.

Hay dos factores aquí.

Primero, para construir una imagen como esta, se usan varios filtros ópticos, y luego estos se fusionan para dar una imagen. Por lo tanto, los colores que ve no son los colores "verdaderos" (no podrían ser, la luz que ve es demasiado tenue para el ojo humano), sino que se eligen para resaltar los detalles de la imagen. Una galaxia que es azul en la imagen podría no ser realmente azul.

En segundo lugar, el desplazamiento hacia el rojo significa que toda la luz se desplaza. Si una galaxia emite un amplio espectro de luz, el ultravioleta se desplaza hacia lo visible, ya que el rojo se desplaza hacia el infrarrojo, el color aparente no cambia mucho. Entonces, el color aparente, rojo o azul no te dice sobre el cambio al rojo de cada galaxia.

Para medir el desplazamiento hacia el rojo necesitas un espectro detallado. Un espectro incluirá líneas espectrales, que tienen frecuencias conocidas. Al observar el desplazamiento de estas líneas se mide el desplazamiento al rojo.

Los diferentes colores que ves aquí son probablemente una consecuencia del tipo de estrellas en cada galaxia. Las galaxias con estrellas más jóvenes parecen más azules, y esto probablemente se enfatiza en la imagen (pero recuerde que no es "color verdadero")

No se trata de colorear imágenes porque hay un problema con la evolución de las galaxias denominado " FBG - Débil exceso de galaxias azules " que no tiene una explicación satisfactoria. Hay referencias importantes no mencionadas en el artículo de WP.

Una explicación del problema en una página (exceso de galaxias azules e irregulares en z> 2) y el estado actual de las cosas se puede leer en GUAIX: el problema de las galaxias azules débiles

de La evolución de la estructura de la galaxia sobre el tiempo cósmico Christopher J. Conselice (2014)

Además de un débil exceso azul, estaba claro que también había un exceso peculiar, a menudo para las galaxias más débiles. Un análisis más profundo mostró que, utilizando las estructuras ópticas de las galaxias en el marco de descanso, la secuencia de Hubble estaba casi completamente ausente en z> 2, y solo en z ∼ 1.5 las espirales y elípticas se volvieron tan comunes como las galaxias peculiares

de FAINT BLUE GALAXIES, Richard S. Ellis, 1997

para una disminución rápida en la tasa de formación de estrellas promediada en volumen de galaxias de campo desde un desplazamiento al rojo z ≈ 1. Junto con los pequeños tamaños angulares y el desplazamiento al rojo medio modesto de las fuentes detectables más débiles, estos resultados pueden entenderse en modelos jerárquicos donde el grueso de la formación estelar ocurrió en desplazamientos al rojo entre z ≈ 1−2. Los procesos físicos responsables de la posterior desaparición de la débil población de la galaxia azul siguen sin estar claros. Surgieron varias características desconcertantes que colectivamente se han denominado el problema de la débil galaxia azul (Kron 1978). En su manifestación más simple, se observa un exceso aparente de galaxias azules débiles en los recuentos de fuentes sobre el número esperado en función de las propiedades locales de las galaxias. Una versión más específica del problema que atrajo mucha atención siguió los resultados de las primeras encuestas de desplazamiento hacia el rojo tenue (Broadhurst et al 1988, Colless et al 1990). Los datos de recuento de corrimiento al rojo de estas encuestas no resolvieron el problema del número al revelar un rango de corrimiento al rojo (en corrimiento al rojo bajo o alto) donde esta población adicional podría ubicarse lógicamente. Luego se propusieron hipótesis evolutivas relativamente complejas para conciliar estos resultados, incluida la evolución dependiente de la luminosidad, la fusión de galaxias y la existencia de una nueva población de fuente presente en un ligero desplazamiento al rojo pero, misteriosamente, ausente localmente Los datos de recuento de corrimiento al rojo de estas encuestas no resolvieron el problema del número al revelar un rango de corrimiento al rojo (en corrimiento al rojo bajo o alto) donde esta población adicional podría ubicarse lógicamente. Luego se propusieron hipótesis evolutivas relativamente complejas para conciliar estos resultados, incluida la evolución dependiente de la luminosidad, la fusión de galaxias y la existencia de una nueva población de fuente presente en un ligero desplazamiento al rojo pero, misteriosamente, ausente localmente Los datos de recuento de corrimiento al rojo de estas encuestas no resolvieron el problema del número al revelar un rango de corrimiento al rojo (en corrimiento al rojo bajo o alto) donde esta población adicional podría ubicarse lógicamente. Luego se propusieron hipótesis evolutivas relativamente complejas para conciliar estos resultados, incluida la evolución dependiente de la luminosidad, la fusión de galaxias y la existencia de una nueva población de fuente presente en un ligero desplazamiento al rojo pero, misteriosamente, ausente localmente

Utilicé la búsqueda de imágenes para encontrar una versión con más detalle (la Búsqueda de imágenes de Google es excelente para este tipo de cosas) sobre cómo se tomó, los canales RGB en el mago se tomaron con filtros IR, Visual y Azul respectivamente.

El principal cúmulo de galaxias en él, Abel 2744 , solo tiene un desplazamiento hacia el rojo de 0.3; así que sus colores no están tan lejos de lo que podríamos ver visualmente (con ojos mucho mejores).

Además, solo mirar la imagen no te da ninguna forma de notar la diferencia entre una galaxia que está relativamente cerca pero tenue o mucho más lejos pero brillante. Sin embargo, sospecho que la mayoría de las pequeñas galaxias azules son miembros más pequeños de Abel 2744, no objetos extremadamente distantes que necesitarían un cambio azul importante para cancelar el cambio rojo de ex.