Webb, evrenin en eski yıldız kümeleriyle parıldayan bir galaksiyi ortaya çıkardı

Kanadalı NIRISS Tarafsız Küme Araştırması (CANUCS) ekibinden araştırmacılar, James Webb Uzay Teleskobu’nu (JWST) kullanarak şimdiye kadar keşfedilen en uzak küresel kümeleri belirlediler. Milyonlarca yıldızdan oluşan bu yoğun gruplar, evrendeki ilk ve en eski yıldızları içeren kalıntılar olabilir.

Webb’in, evrenin en eski gökadalarından bazılarını gösteren İlk Derin Alan görüntüsünün erken analizi, bugün şurada yayınlandı: bu Astrofizik Dergi Mektupları.

Dunlap Enstitüsü Dunlap Üyesi Lamiya Mowla, “JWST, ilk yıldızları ve ilk galaksileri bulmak ve evrendeki kimyasal elementler ve yaşamın yapı taşları gibi karmaşıklığın kökenlerini anlamamıza yardımcı olmak için inşa edildi” diyor. Toronto Üniversitesi’nde Astronomi ve Astrofizik ve çalışmanın ortak yazarı. “Webb’in İlk Derin Alanındaki bu keşif, JWST’nin inanılmaz gücünü doğrulayarak, yıldız oluşumunun en erken aşamasına ayrıntılı bir bakış sağlıyor.”

Webb’in ince ayrıntılara sahip İlk Derin Alan görüntüsünde, araştırmacılar, dokuz milyar ışıkyılı uzaklıktaki “Kıvılcım galaksisi” olarak adlandırdıkları şeye odaklandılar. Bu galaksi, adını, araştırmacılar tarafından “parıltı” olarak adlandırılan, etrafını saran küçük sarı-kırmızı noktalar olarak görünen kompakt nesnelerden almıştır. Ekip, bu kıvılcımların ya aktif olarak yıldız oluşturan genç kümeler (Big Bang’den üç milyar yıl sonra yıldız oluşumunun zirvesinde doğmuş) ya da eski küresel kümeler olabileceğini öne sürdü. Küresel kümeler, bir galaksinin bebeklik döneminden kalma eski yıldız koleksiyonlarıdır ve en erken oluşum ve büyüme evreleri hakkında ipuçları içerir.

Bu kompakt nesnelerin 12’sinin ilk analizinden araştırmacılar, bunlardan beşinin yalnızca küresel kümeler değil, bilinen en eskiler arasında olduğunu belirlediler.

Dunlap Astronomi ve Astronomi Enstitüsü Dunlap Üyesi Kartheik G. Iyer, “JWST’den alınan ilk görüntülere bakmak ve uzak galaksilerin etrafındaki eski küresel kümeleri keşfetmek inanılmaz bir andı, önceki Hubble Uzay Teleskobu görüntülemesiyle mümkün değildi,” diyor. Toronto Üniversitesi’nde Astrofizik ve çalışmanın ortak yazarı. “Bir dizi dalga boyunda kıvılcımları gözlemleyebildiğimiz için, onları modelleyebilir ve kaç yaşında oldukları ve kaç tane yıldız içerdikleri gibi fiziksel özelliklerini daha iyi anlayabiliriz. Küresel kümelerin bu kadar büyük bir mesafeden gözlemlenebileceği bilgisini umuyoruz. JWST ile mesafeler daha fazla bilimi teşvik edecek ve benzer nesneleri araştıracaktır.”

Samanyolu galaksisi yaklaşık 150 küresel kümeye sahiptir ve bu yoğun yıldız kümelerinin tam olarak nasıl ve ne zaman oluştuğu tam olarak anlaşılamamıştır. Gökbilimciler, küresel kümelerin son derece eski olabileceğini biliyorlar, ancak yaşlarını ölçmek inanılmaz derecede zor. Uzak gökadalardaki ilk yıldızların yaş-tarihini belirlemek için çok uzak küresel kümelerin kullanılması daha önce yapılmamıştır ve yalnızca JWST ile mümkündür.

Mowla, “Bu yeni tespit edilen kümeler, yıldızları oluşturmanın mümkün olduğu ilk zamana yakın bir zamanda oluştu” diyor. “Kıvılcım galaksisi kendi Samanyolumuzdan çok daha uzakta olduğu için, küresel kümelerinin yaşlarını belirlemek daha kolay. Sparkler’ı dokuz milyar yıl önce, evrenin sadece dört-bir iken olduğu haliyle gözlemliyoruz. -yarım milyar yaşında, uzun zaman önce olmuş bir şeye bakıyor.Bunu, bir kişinin dış görünüşüne göre yaşını tahmin etmek gibi düşünün—5 ve 10 yaşındaki bir çocuk arasındaki farkı söylemek kolay ama söylemek zor 50 ve 55 yaşındakiler arasındaki fark.”

Şimdiye kadar gökbilimciler, Hubble Uzay Teleskobu (HST) ile Sparkler galaksisinin çevreleyen kompakt nesnelerini göremediler. Bu, JWST’nin artan çözünürlüğü ve duyarlılığı ile değişti ve Webb’in İlk Derin Alan görüntüsünde ilk kez galaksiyi çevreleyen küçük noktaları ortaya çıkardı. Sparkler gökadası özeldir, çünkü yerçekimi merceği adı verilen bir etki nedeniyle 100 kat büyütülür; burada ön plandaki SMACS 0723 gökada kümesi, dev bir büyüteç gibi arkasında olanı çarpıtır. Ayrıca, kütleçekimsel mercekleme, Sparkler’ın üç ayrı görüntüsünü üreterek gökbilimcilerin galaksiyi daha ayrıntılı incelemesine olanak tanır.

Ulusal Araştırma Konseyi’nin Herzberg Astronomi ve Astrofizik Araştırma Merkezi’nden CANUCS ekibine liderlik eden Chris Willott, “Parıltı ile ilgili çalışmamız, JWST’nin benzersiz yeteneklerini yerçekimi merceklemesinin sağladığı doğal büyütme ile birleştirmenin muazzam gücünü vurgulamaktadır” diyor. JWST gelecek ay gözünü CANUCS gökada kümelerine çevirdiğinde, ekip daha fazla keşiften heyecan duyuyor.”

Araştırmacılar, JWST’nin Yakın Kızılötesi Kamerasından (NIRCam) gelen yeni verileri HST arşiv verileriyle birleştirdi. NIRCam, insan gözünün ve hatta HST’nin görebildiği şeyleri gözlemlemek için daha uzun ve daha kırmızı dalga boylarını kullanarak soluk nesneleri algılar. Gökada kümesinin merceklenmesinden kaynaklanan her iki büyütme ve JWST’nin yüksek çözünürlüğü, kompakt nesneleri gözlemlemeyi mümkün kılan şeydir.

JWST üzerindeki Kanada yapımı Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrograf (NIRISS) cihazı, nesnelerin eski küresel kümeler olduğuna dair bağımsız bir onay sağladı, çünkü araştırmacılar oksijen emisyon çizgilerini gözlemlemediler – aktif olarak genç kümeler tarafından yayılan ölçülebilir spektrumlu emisyonlar. yıldızlar oluşturuyor. NIRISS ayrıca Sparkler’ın üçlü mercekli görüntülerinin geometrisinin çözülmesine yardımcı oldu.

Saint Mary’s Üniversitesi’nde profesör ve çalışmanın ortak yazarı Marcin Sawicki, “JWST’nin Kanada’da üretilen NIRISS cihazı, Sparkler’ın ve küresel kümelerinin üç görüntüsünün nasıl bağlantılı olduğunu anlamamıza yardımcı olması açısından hayati önem taşıyordu” diyor. . “Kıvılcım’ın küresel kümelerinden birkaçını üç kez görmek, tesadüfen onun önünde olmak yerine Sparkler galaksisinin etrafında yörüngede olduklarını açıkça ortaya koydu.”

JWST, Ekim 2022’den itibaren CANUCS alanlarını gözlemleyecek ve araştırmacıların çevresinde daha fazla bu tür sistemler bulmayı umduğu beş büyük gökada kümesini incelemek için JWST verilerinden yararlanacak. Gelecekteki çalışmalar ayrıca, mercek etkisini anlamak için galaksi kümesini modelleyecek ve yıldız oluşum geçmişlerini açıklamak için daha sağlam analizler yürütecek.

İşbirliği yapılan kurumlar arasında York Üniversitesi ve Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa’daki kurumlar bulunmaktadır. Araştırma, Kanada Uzay Ajansı ve Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi tarafından desteklendi.