Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Sterrenbalken laten zien dat vroege sterrenstelsels in het heelal veel sneller evolueerden dan eerder werd gedacht

Een grijswaardenafbeelding van het sterrenstelsel EGS_31125 10,6 miljard jaar geleden, gezien door de James Webb-ruimtetelescoop. Je kunt de balk van het sterrenstelsel zien (in de middelste afbeelding omlijnd door een dikke, ononderbroken paarse lijn, terwijl de spiraalarmen als vage paarse lijnen worden weergegeven). Credit:Zoë Le Conte

De vroege sterrenstelsels in het heelal waren minder chaotisch en ontwikkelden zich veel sneller dan eerder werd gedacht, zo blijkt uit nieuw onderzoek dat meer dan tien miljard jaar terugkijkt in de tijd. Een internationaal team van astronomen onder leiding van de Universiteit van Durham, VK, heeft de James Webb Space Telescope (JWST) gebruikt om bewijs te vinden van staafvorming toen het universum nog maar een paar miljard jaar oud was.



Dit nieuwste onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Staven zijn langwerpige stroken sterren die voorkomen in schijf- of spiraalstelsels zoals onze Melkweg. Terwijl de balken zich ontwikkelen, reguleren ze de stervorming binnen een sterrenstelsel, waardoor gas naar het centrale gebied van het sterrenstelsel wordt geduwd. Hun aanwezigheid vertelt wetenschappers dat sterrenstelsels een vaste, volwassen fase zijn ingegaan.

Eerdere onderzoeken met de Hubble-ruimtetelescoop hadden tot acht tot negen miljard jaar geleden staafvormende sterrenstelsels kunnen detecteren. Maar de grotere gevoeligheid en het golflengtebereik van de JWST zorgen ervoor dat onderzoekers het fenomeen nog verder terug in de tijd hebben kunnen zien plaatsvinden. Dit betekent dat wetenschappers mogelijk hun theorieën over de evolutie van sterrenstelsels in de vroege stadia van de vorming van het universum moeten heroverwegen.

Hoofdauteur Zoe Le Conte, een Ph.D. onderzoeker bij het Center for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, zei:‘Sterrenstelsels in het vroege heelal rijpen veel sneller dan we dachten. Dit is een echte verrassing, omdat je zou verwachten dat het universum in dat stadium erg turbulent zou zijn. veel botsingen tussen sterrenstelsels en veel gas dat nog niet in sterren is omgezet.

Een grijswaardenafbeelding van het sterrenstelsel EGS_31125 van 10,6 miljard jaar geleden, visueel geclassificeerd als sterk gestreept (in de middelste afbeelding omlijnd door een dikke, ononderbroken paarse lijn, waarbij de spiraalarmen worden weergegeven als vage paarse lijnen). Van links naar rechts:Hubble-ruimtetelescoop WFC3 F160W en James Webb-ruimtetelescoop NIRCam F356W en F444W. Deze filtervergelijking demonstreert de effecten van de Point Spread Function (PSF), de gevoeligheid en het golflengtebereik op een afbeelding van een sterrenstelsel, vooral in de context van balken. Credit:Zoë Le Conte

“Dankzij de James Webb Ruimtetelescoop zien we veel van deze balken echter veel eerder in het leven van het universum, wat betekent dat sterrenstelsels zich in een rustiger stadium van hun evolutie bevonden dan eerder werd gedacht. Dit betekent dat we ons zullen moeten aanpassen onze kijk op de vroege evolutie van sterrenstelsels."

De onderzoekers gebruikten de JWST om te zoeken naar staafvorming in sterrenstelsels zoals deze tussen acht tot 11,5 miljard jaar geleden zouden zijn waargenomen. Het heelal zelf is 13,7 miljard jaar oud.

Van de 368 waargenomen schijfstelsels zagen de onderzoekers dat bijna 20% balken had – twee keer zoveel als waargenomen door Hubble.

Co-auteur Dr. Dimitri Gadotti van het Center for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, merkte op:‘We ontdekken dat er in het vroege heelal veel meer balken aanwezig waren dan eerder werd gevonden in Hubble-studies, wat impliceert dat door balken aangedreven sterrenstelsels De evolutie vindt al veel langer plaats dan eerder werd gedacht. Het feit dat er veel meer bars zijn, is heel spannend.

Een grijswaardenafbeelding van het sterrenstelsel EGS_31125 van 10,6 miljard jaar geleden, gezien door de Hubble-ruimtetelescoop. De balk van het sterrenstelsel is niet te zien. Credit:Zoë Le Conte

"De simulaties van het universum moeten nu onder de loep worden genomen om te zien of we dezelfde resultaten krijgen als de waarnemingen die we met James Webb hebben gedaan. We moeten verder denken dan we dachten te weten."

Naarmate de onderzoekers verder terug in de tijd keken, konden ze steeds minder staafvormende sterrenstelsels zien.

Ze zeggen dat dit mogelijk komt doordat sterrenstelsels in een nog eerder stadium van het heelal misschien niet zo goed gevormd zijn. Er is momenteel ook geen manier om kortere balken met sterren te zien, die minder gemakkelijk te herkennen zijn, zelfs niet met de grotere telescopische kracht van de JWST.

De onderzoekers zeggen dat ze nu nog meer sterrenstelsels in het vroege heelal willen onderzoeken om te zien of ook zij balken hebben gevormd. Ze hopen uiteindelijk verder terug in de tijd te kunnen kijken – 12,2 miljard jaar – om te kijken naar de groei in de loop van de tijd en naar de mechanismen achter deze groei.

  • Artist's impression van de structuur van de Melkweg. De balk is de geelachtige langwerpige structuur die het centrum van de Melkweg doorkruist. Krediet:NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Pijn
  • Artistieke impressie van de James Webb-ruimtetelescoop, waarbij de primaire spiegel naar de kosmos wijst. Credit:TRW-Ball

De JWST is de vervanger van de Hubble-ruimtetelescoop en is de grootste en krachtigste ruimtetelescoop ooit gebouwd.

Het Centre for Extragalactic Astronomy van Durham University was betrokken bij de wetenschappelijke ontwikkeling van de telescoop, waaronder het Mid-Infrared Instrument (MIRI), dat wordt gebruikt om sterrenstelsels en zwarte gaten te onderzoeken. Durham's Centre for Advanced Instrumentation maakte ook een deel van de optica voor het Near Infrared Spectrograph's (NIRSpec) Integral Field Unit-instrument van de JWST.

Bij de laatste studie waren ook wetenschappers betrokken van het Institute for Computational Cosmology van Durham University, Universiteit van Victoria, Canada; Jodrell Bank Centre for Astrophysics – Universiteit van Manchester, VK; het Europees Zuidelijk Observatorium; het Departement Astronomie en Atmosferische Wetenschappen, Kyungpook National University, Republiek Korea; het Max Planck Instituut voor Astronomie, Duitsland; Universiteit van Aix Marseille, Frankrijk.

Meer informatie: Zoe Le Conte et al, Een JWST-onderzoek naar de staaffractie bij roodverschuivingen 1 Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society (2024). DOI:10.1093/mnras/stae921. Op arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2309.10038

Journaalinformatie: Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , arXiv

Aangeboden door Durham University




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. EU stelt stemming over verlenging omstreden vergunning voor onkruidverdelger uit
  2. Haaienvinnenverboden helpen haaien misschien niet, wetenschappers zeggen:
  3. Er is een dringende behoefte aan het democratiseren van kennis om een ​​revolutie teweeg te brengen in de mondiale voedselsystemen, stellen onderzoekers
  4. Onderzoekers ontdekken slecht begrepen bacteriële lijnen in de monden van dolfijnen
  5. Fossielen van zaagvissen suggereren dat tanden waarschijnlijk zijn geëvolueerd uit schubben in oude vissen
  6. Nieuwe studie biedt inzicht in een hondenleven in gezinnen met kinderen
  7. Uit onderzoek blijkt dat het microbioom dynamisch verandert en belangrijke gastheerrelevante functies begunstigt
  8. Hoe pittig wordt mosterd afhankelijk van de grondsoort?
  9. Hoe wetenschappers DNA-testen gebruiken om internationale ivoorsmokkelnetwerken te verstoren

Wetenschap