NASA’nın Webb Uzay Teleskobu, Galaksinin Evrimine ve Kara Deliklere Işık Tutuyor

Stephan’s Quintet’in yakınlığı, gökbilimcilere galaktik birleşmeler ve etkileşimler için halka kenarında bir koltuk sağlar.

<span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope reveals never-before-seen details of the galaxy group called “Stephan’s Quintet” in an enormous new image. The close proximity of this group gives scientists a ringside seat to galactic mergers and interactions. Astronomers rarely see in so much detail how interacting galaxies trigger star formation in each other, and how the gas in these galaxies is being disturbed. Stephan’s Quintet is a fantastic “laboratory” for studying these processes fundamental to all galaxies. In a level of detail never seen before, the image also shows outflows driven by a supermassive black hole in one of the group’s galaxies. Tight galaxy groups like this may have been more common in the early universe when superheated, infalling material may have fueled very energetic black holes.

With its powerful, mid-infrared vision, the Mid-Infrared Instrument (MIRI) shows never-before-seen details of Stephan’s Quintet, a visual grouping of five galaxies. MIRI pierced through dust-enshrouded regions to reveal huge shock waves and tidal tails, gas, and stars stripped from the outer regions of the galaxies by interactions. It also unveiled hidden areas of star formation. The new information from MIRI provides invaluable insights into how galactic interactions may have driven galaxy evolution in the early universe. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI

NASA’s Webb Sheds Light on Galaxy Evolution, Black Holes

Best known for being prominently featured in the classic Christmas film, “It’s a Wonderful Life,” Stephan’s Quintet is a stunning visual grouping of five galaxies. Now, NASA’s James Webb Space Telescope reveals Stephan’s Quintet in a new light. This gigantic mosaic is Webb’s largest image to date, covering about one-fifth of the Moon’s diameter. Constructed from almost 1,000 separate image files, it contains over 150 million pixels. The information from Webb provides new insights into how galactic interactions may have driven galaxy evolution in the early universe.

Webb shows never-before-seen details in this galaxy group thanks to its powerful, infrared vision and extremely high spatial resolution. Sparkling clusters of millions of young stars and starburst regions of fresh star birth grace the image. Sweeping tails of gas, dust, and stars are being pulled from several of the galaxies due to gravitational interactions. Most dramatically, the Webb Space Telescope captures huge shock waves as one of the galaxies, NGC 7318B, smashes through the cluster.

The top spectrum, from the black hole’s outflow, shows a region filled with hot, ionized gases, including iron, argon, neon, sulfur, and oxygen as denoted by the peaks at given wavelengths. The presence of multiple emission lines from the same element with different degrees of ionization is valuable for understanding the properties and origins of the outflow.
The bottom spectrum reveals that the supermassive black hole has a reservoir of colder, denser gas with large quantities of molecular hydrogen and silicate dust that absorb the light from the central regions of the galaxy. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI

Together, the five galaxies of Stephan’s Quintet are also known as the Hickson Compact Group 92 (HCG 92). Although called a “quintet,” only four of the galaxies are actually close together and caught up in a cosmic dance. The fifth and leftmost galaxy, called NGC 7320, is well in the foreground compared with the other four. In fact, NGC 7320 resides just 40 million light-years from Earth, while the other four galaxies (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B, and NGC 7319) are around 290 million light-years away. This is still fairly close in cosmic terms, compared with more distant galaxies billions of light-years away. Studying such relatively nearby galaxies like these helps astronomers better understand structures seen in a much more distant universe.

This proximity provides scientists a ringside seat for witnessing the merging and interactions between galaxies that are so crucial to all of galaxy evolution. Rarely do astronomers witness in so much detail how interacting galaxies trigger star formation in each other, and how the gas in these galaxies is being disturbed. Stephan’s Quintet is an excellent “laboratory” for studying these processes fundamental to all galaxies.

Some of the key emission lines seen by NIRSpec are shown in this image and represent different phases of gas. Atomic hydrogen, in blue and yellow, allows scientists to discover the structure of the outflow. Iron ions, in teal, trace the places where the hot gas is located. Molecular hydrogen, in red, is very cold and dense, and traces both outflowing gas and the reservoir of fuel for the black hole. The bright, active nucleus itself has been removed from these images to better show the structure of the surrounding gas. By using NIRSpec, scientists have gained unprecedented information about the black hole and its outflow. Studying these relatively nearby galaxies helps scientists better understand galaxy evolution in the much more distant universe. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI

Tight groups like this may have been more common in the early universe when their superheated, infalling material may have fueled very energetic black holes called quasars. Even today, the topmost galaxy in the group – NGC 7319 – harbors an active galactic nucleus, a supermassive black hole that is about 24 million times the mass of the Sun. It is actively pulling in material and puts out light energy equivalent to 40 billion Suns.

Webb studied the active galactic nucleus in great detail with the Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) and Mid-Infrared Instrument (MIRI). These instruments’ integral field units (IFUs) – which are a combination of a camera and spectrograph – provided the Webb team with a “data cube,” or collection of images of the galactic core’s spectral features.

James Webb Uzay Teleskobu, görüntüleri ve spektrumları aynı anda yakalamak için entegre alan birimi (IFU) adı verilen yenilikçi bir araç kullanacak. Bu video, Kullanım Talimatlarının nasıl çalıştığına dair temel bir genel bakış sunar. Kredi: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)

Tıbbi manyetik rezonans görüntülemeye (MRI) çok benzeyen IFU’lar, bilim adamlarının ayrıntılı çalışma için bilgileri birçok görüntüye “dilimlemelerine ve zar atmalarına” izin verir. Webb, aktif kara deliğin yakınındaki sıcak gazı ortaya çıkarmak ve parlak çıkışların hızını ölçmek için çekirdeği çevreleyen toz örtüsünü deldi. Teleskop, kara delik tarafından yönlendirilen bu çıkışları daha önce hiç görülmemiş bir ayrıntı düzeyinde yakaladı.

Görsel gruplandırmada en soldaki ve en yakın gökada olan NGC 7320’de Webb, tek tek yıldızları ve hatta gökadanın parlak çekirdeğini çözebildi.

Bonus olarak Webb, Hubble’ın Derin Alanlarını andıran binlerce uzak arka plan gökadasından oluşan uçsuz bucaksız bir denizi ortaya çıkardı.

MIRI’den Stephan’s Quintet’in şimdiye kadarki en ayrıntılı kızılötesi görüntüsü ve Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) ile birleştirildiğinde, Webb tarafından elde edilen veriler çok sayıda değerli, yeni bilgi sağlayacaktır. Örneğin, astrofizikçilerin süper kütleli kara deliklerin beslenme ve büyüme hızını anlamalarına yardımcı olacaktır. Webb ayrıca yıldız oluşturan bölgeleri çok daha doğrudan görüyor ve daha önce elde edilmesi imkansız olan bir ayrıntı düzeyi olan tozdan kaynaklanan emisyonları inceleyebiliyor.

Bu önemli emisyon özelliklerinden bazıları bu resimde gösterilmektedir. Her durumda, mavi renkli bölgeler izleyiciye doğru hareketi, turuncu renkli bölgeler ise izleyiciden uzaktaki hareketi temsil eder. Argon ve neon çizgileri, süper kütleli kara delikten gelen güçlü radyasyon ve rüzgarlar tarafından yüksek oranda iyonize olan aşırı ısıtılmış gazın sıcak noktalarından geliyor. Moleküler hidrojen hattı, galaksinin merkezi bölgelerindeki daha soğuk yoğun gazdandır ve dışarı akan rüzgarda sürüklenir. Hızlar, belirli bir emisyon çizgisi özelliğinin dalga boylarındaki kaymalarla ölçülür. Kredi: NASA, ESA, CSA, STScI

Pegasus takımyıldızında bulunan Stephan’s Quintet, Fransız astronom Édouard Stephan tarafından 1877’de keşfedildi.

James Webb Uzay Teleskobu, dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve içindeki yerimizi araştıracak. Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı ile birlikte NASA tarafından yönetilen uluslararası bir programdır.

NASA Genel Merkezi, ajansın Bilim Misyonu Müdürlüğü görevini denetler. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi, ajans için Webb’i yönetir ve Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü, Northrop Grumman ve diğer görev ortakları tarafından gerçekleştirilen görevdeki çalışmaları denetler. Goddard’a ek olarak, ajansın Houston’daki Johnson Uzay Merkezi, Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı, Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi, Kaliforniya’nın Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi ve diğerleri dahil olmak üzere birçok NASA merkezi projeye katkıda bulundu.

NIRCam, Arizona Üniversitesi ve Lockheed Martin’in İleri Teknoloji Merkezi’ndeki bir ekip tarafından inşa edildi.

MIRI, ESA ve NASA tarafından, ulusal olarak finanse edilen Avrupa Enstitüleri konsorsiyumu (MIRI Avrupa Konsorsiyumu) ​​ile ortaklaşa tasarlanan ve inşa edilen araçla katkıda bulunmuştur. JPL ve Arizona Üniversitesi.

NIRSpec, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) için Airbus Savunma ve Uzay (ADS) liderliğindeki bir Avrupa şirketleri konsorsiyumu tarafından NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nin dedektör ve mikro deklanşör alt sistemlerini sağlamasıyla inşa edildi.