science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Webb onthult een sterrenstelsel dat schittert met de oudste sterrenhopen van het universum

Webb's eerste diepe veld. Duizenden sterrenstelsels overspoelen deze bijna-infrarode afbeelding met hoge resolutie van sterrenstelselcluster SMACS 0723. Credit:NASA, ESA, CSA, STScI

Met behulp van de James Webb Space Telescope (JWST) hebben onderzoekers van het Canadese NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS)-team de meest afgelegen bolvormige sterrenhopen geïdentificeerd die ooit zijn ontdekt. Deze dichte groepen van miljoenen sterren kunnen overblijfselen zijn die de eerste en oudste sterren in het universum bevatten.

De vroege analyse van Webb's First Deep Field-beeld, dat enkele van de vroegste sterrenstelsels van het universum weergeeft, is vandaag gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters .

"JWST is gebouwd om de eerste sterren en de eerste sterrenstelsels te vinden en ons te helpen de oorsprong van complexiteit in het universum te begrijpen, zoals de chemische elementen en de bouwstenen van het leven", zegt Lamiya Mowla, Dunlap Fellow bij het Dunlap Institute for Astronomy &Astrophysics aan de Universiteit van Toronto en co-hoofdauteur van de studie. "Deze ontdekking in Webb's eerste diepe veld geeft al een gedetailleerd beeld van de vroegste fase van stervorming, wat de ongelooflijke kracht van JWST bevestigt."

In het fijn gedetailleerde Webb's First Deep Field-beeld richtten de onderzoekers zich op wat ze 'het Sparkler-sterrenstelsel' hebben genoemd, dat zich op negen miljard lichtjaar afstand bevindt. Dit sterrenstelsel dankt zijn naam aan de compacte objecten die verschijnen als kleine geelrode stippen eromheen, door de onderzoekers aangeduid als 'fonkelingen'. Het team stelde dat deze vonken ofwel jonge sterrenhopen kunnen zijn die actief sterren vormen - geboren drie miljard jaar na de oerknal op het hoogtepunt van stervorming - ofwel oude bolvormige sterrenhopen. Bolvormige sterrenhopen zijn oude verzamelingen sterren uit de kindertijd van een melkwegstelsel en bevatten aanwijzingen over de vroegste fasen van vorming en groei.

Uit hun eerste analyse van 12 van deze compacte objecten, hebben de onderzoekers vastgesteld dat vijf van hen niet alleen bolvormige sterrenhopen zijn, maar ook tot de oudst bekende behoren.

Help ons ons volgende doel op YouTube te bereiken door op abonneren te klikken. 🙏 🙏 🙏 Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center

"Kijken naar de eerste beelden van JWST en het ontdekken van oude bolvormige sterrenhopen rond verre sterrenstelsels was een ongelooflijk moment, een moment dat niet mogelijk was met eerdere Hubble Space Telescope-beeldvorming", zegt Kartheik G. Iyer, Dunlap Fellow bij het Dunlap Institute for Astronomy &Astrofysica aan de Universiteit van Toronto en co-hoofdauteur van de studie. "Omdat we de schitteringen over een reeks golflengten konden observeren, konden we ze modelleren en hun fysieke eigenschappen beter begrijpen, zoals hoe oud ze zijn en hoeveel sterren ze bevatten. We hopen dat de kennis dat bolvormige sterrenhopen kunnen worden waargenomen vanaf zulke grote afstanden met JWST zullen verdere wetenschap en zoektochten naar vergelijkbare objecten stimuleren."

De onderzoekers bestudeerden het Sparkler-sterrenstelsel in Webb's First Deep Field en gebruikten JWST om te bepalen dat vijf van de fonkelende objecten eromheen bolvormige sterrenhopen zijn. Credit:Canadian Space Agency met afbeeldingen van NASA, ESA, CSA, STScI; Mowla, Iyer et al. 2022

Het Melkwegstelsel heeft ongeveer 150 bolvormige sterrenhopen, en hoe en wanneer deze dichte klonten sterren precies zijn gevormd, is niet goed begrepen. Astronomen weten dat bolvormige sterrenhopen extreem oud kunnen zijn, maar het is ongelooflijk uitdagend om hun leeftijd te meten. Het gebruik van zeer verre bolhopen om de eerste sterren in verre sterrenstelsels te verouderen, is nog niet eerder gedaan en is alleen mogelijk met JWST.

Zwaartekrachtlens in actie. Dit fenomeen wordt door astronomen gebruikt om zeer verre en zeer zwakke sterrenstelsels te bestuderen. Krediet:NASA, ESA &L. Calçada

"Deze nieuw geïdentificeerde clusters werden gevormd dicht bij de eerste keer dat het zelfs mogelijk was om sterren te vormen", zegt Mowla. "Omdat het Sparkler-sterrenstelsel veel verder weg is dan onze eigen Melkweg, is het gemakkelijker om de leeftijd van zijn bolvormige sterrenhopen te bepalen. We observeren het Sparkler zoals het negen miljard jaar geleden was, toen het universum slechts vier-en-een was. - een half miljard jaar oud, kijkend naar iets dat lang geleden is gebeurd. Zie het als het raden van de leeftijd van een persoon op basis van hun uiterlijk - het is gemakkelijk om het verschil te zien tussen een 5- en een 10-jarige, maar moeilijk te zien het verschil tussen een 50- en 55-jarige."

Tot nu toe konden astronomen de omringende compacte objecten van het Sparkler-sterrenstelsel niet zien met de Hubble Space Telescope (HST). Dit veranderde met de verhoogde resolutie en gevoeligheid van JWST, en onthulde voor het eerst de kleine stippen rond de melkweg in Webb's First Deep Field-afbeelding. Het Sparkler-sterrenstelsel is speciaal omdat het met een factor 100 wordt vergroot vanwege een effect dat zwaartekrachtlens wordt genoemd - waarbij het SMACS 0723-sterrenstelsel op de voorgrond vervormt wat zich erachter bevindt, net als een gigantisch vergrootglas. Bovendien produceert zwaartekrachtlensing drie afzonderlijke beelden van de Sparkler, waardoor astronomen de melkweg in meer detail kunnen bestuderen.

"Onze studie van de Sparkler benadrukt de enorme kracht in het combineren van de unieke mogelijkheden van JWST met de natuurlijke vergroting die wordt geboden door zwaartekrachtlenzen", zegt Chris Willott, hoofd van het CANUCS-team van het Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Center van de National Research Council. "Het team is enthousiast over meer ontdekkingen die volgende maand zullen volgen wanneer JWST zijn oog op de CANUCS-melkwegclusters richt."

De omgeving van het Sparkler-sterrenstelsel (L) en close-ups ervan. Krediet:Mowla, Iyer et al. 2022

De onderzoekers combineerden nieuwe gegevens van JWST's Near-Infrared Camera (NIRCam) met HST-archiefgegevens. NIRCam detecteert vage objecten met langere en rodere golflengten om te observeren voorbij wat zichtbaar is voor het menselijk oog en zelfs HST. Zowel vergrotingen als gevolg van de lensing door de melkwegcluster en de hoge resolutie van JWST hebben het observeren van compacte objecten mogelijk gemaakt.

Het in Canada gemaakte Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS)-instrument op de JWST leverde onafhankelijke bevestiging dat de objecten oude bolvormige clusters zijn omdat de onderzoekers geen zuurstofemissielijnen hebben waargenomen - emissies met meetbare spectra die worden afgegeven door jonge clusters die actief zijn sterren vormen. NIRISS hielp ook bij het ontrafelen van de geometrie van de drievoudige lensafbeeldingen van de Sparkler.

Vergelijking van Hubble en Webb-beeldvorming van de Sparkler en zijn schitteringen. Krediet:Mowla, Iyer et al. 2022

"JWST's made-in-Canada NIRISS-instrument was van vitaal belang om ons te helpen begrijpen hoe de drie afbeeldingen van de Sparkler en zijn bolvormige sterrenhopen met elkaar verbonden zijn", zegt Marcin Sawicki, Canada Research Chair in Astronomy, professor aan Saint Mary's University en co-auteur van de studie . "Toen we verschillende bolvormige sterrenhopen van de Sparkler drie keer in beeld zagen, werd het duidelijk dat ze rond de Sparkler-melkweg draaien in plaats van er toevallig voor te staan."

Analyse van de bolvormige sterrenhoop kandidaten. Krediet:Mowla, Iyer et al. 2022

JWST zal de CANUCS-velden vanaf oktober 2022 observeren, gebruikmakend van JWST-gegevens om vijf enorme clusters van sterrenstelsels te onderzoeken, waarrond de onderzoekers meer van dergelijke systemen verwachten te vinden. Toekomstige studies zullen ook de cluster van sterrenstelsels modelleren om het lenseffect te begrijpen en robuustere analyses uit te voeren om de geschiedenis van stervorming te verklaren.

Samenwerkende instellingen zijn onder meer York University en instellingen in de Verenigde Staten en Europa. Het onderzoek werd ondersteund door de Canadian Space Agency en de Natural Sciences and Engineering Research Council van Canada. + Verder verkennen

Hubble legt een sterrenhemel vast




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Ondanks bosverlies, een beschermd Afrikaans gebied heeft nog steeds potentieel om tienduizenden olifanten te ondersteunen, 1K leeuwen
  2. Onderzoekers beschrijven een belangrijk onderdeel in het energievoorzieningsmechanisme van het lichaam
  3. Hoe regelt het lichaam de hartslag?
  4. Onderzoekers vinden mechanisme waarmee plantenwortels zuurstofarme grond vermijden
  5. Hoe zal klimaatverandering de arctische kariboes en rendieren beïnvloeden?
  6. Zeldzame vliegende vossen neergeschoten bij gruwelijke aanval in Australië
  7. Cilia: definitie, types en functie
  8. De rol van Taq Polymerase in PCR
  9. De menselijke huid was beter bestand tegen de zon voordat er zonneschermen en parasols waren. Een antropoloog legt uit waarom

Wetenschap