Podobnie jak świetliki „tańczące” w ciepłą letnią noc, 10 odrębnych gromad gwiazd błyszczy w obserwacjach Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Gromady te są otoczone miękkim halo rozproszonego światła innych rozproszonych gwiazd. Ta nowo odkryta galaktyka, nazwana Firefly Sparkle, powstała około 600 milionów lat po[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>Big Bang.
Using Webb’s detailed images and data, researchers determined that Firefly Sparkle’s mass is similar to what the Milky Way’s might have been if we could “turn back time” to weigh it as it was assembling.
How did they achieve this level of precision? Through a phenomenon called gravitational lensing, where a massive foreground object magnifies and distorts light from distant galaxies, effectively “zooming in” on them. Paired with Webb’s advanced near-infrared imaging capabilities, this effect allowed astronomers to study Firefly Sparkle with unprecedented clarity.
Dr Jonathan Gardner przedstawia najnowsze zdjęcia JWST galaktyki „Firefly Sparkle”, ukazujące skomplikowane szczegóły i struktury. Wewnątrz tej pozornie maleńkiej galaktyki dzieje się tak wiele, że wygląda ona jak rój błyskawic w ciepłą letnią noc. Galaktyka ta lśni gromadami gwiazd. Po raz pierwszy należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrył i zbadał galaktykę, która istniała około 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu i która wykazuje wiele podobieństw do naszej Drogi Mlecznej na podobnym etapie rozwoju.
Znaleziono: pierwsza aktywnie formująca się galaktyka tak lekka jak młoda Droga Mleczna
Po raz pierwszy należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wykrył i „zważył” odległą galaktykę sprzed około 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Co ciekawe, galaktyka ta wydaje się mieć masę podobną do masy Drogi Mlecznej na tym samym etapie rozwoju. Większość galaktyk, które Webb obserwował z tej epoki, jest znacznie większa. Naukowcy nadali nowo odkrytej galaktyce przydomek „Firefly Sparkle” ze względu na jej jasne, świecące gromady gwiazd – w sumie 10 – które szczegółowo badali.
„Nie sądziłem, że możliwe będzie rozdzielenie galaktyki, która istniała tak wcześnie we wszechświecie, na tak wiele odrębnych składników, nie mówiąc już o stwierdzeniu, że jej masa jest podobna do masy naszej własnej galaktyki w momencie jej formowania” – powiedział Lamiya Mowla, współautorka artykułu i adiunkt w Wellesley College w Massachusetts. „W tej maleńkiej galaktyce dzieje się tak wiele, w tym tak wiele różnych faz powstawania gwiazd”.
Niezwykłe możliwości obrazowania Webba
Webb był w stanie zobrazować galaktykę z wyraźnymi szczegółami z dwóch powodów. Jedną z nich jest korzyść kosmosu: masywna gromada galaktyk na pierwszym planie radykalnie poprawiła wygląd odległej galaktyki poprzez naturalny efekt znany jako soczewkowanie grawitacyjne. W połączeniu ze specjalizacją teleskopu w zakresie światła podczerwonego o wysokiej rozdzielczości, Webb dostarczył bezprecedensowe nowe dane na temat zawartości galaktyki.
„Bez korzyści, jakie zapewnia ta soczewka grawitacyjna, nie bylibyśmy w stanie rozróżnić tej galaktyki” – powiedział Kartheik Iyer, współautor i współautor NASA Hubble Fellow w Uniwersytet Kolumbii w Nowym Jorku. „Wiedzieliśmy, że się tego spodziewamy, biorąc pod uwagę obecną fizykę, ale zaskakujące jest, że faktycznie to widzieliśmy”.
Mowlę, który dostrzegł galaktykę na zdjęciu Webba, przyciągnęły jej lśniące gromady gwiazd, ponieważ błyszczące obiekty zazwyczaj wskazują, że są niezwykle zbite i skomplikowane. Ponieważ galaktyka wygląda jak „iskra” lub rój piorunów w ciepłą letnią noc, nazwali ją galaktyką Firefly Sparkle.
Rekonstrukcja wyglądu Galaktyki
Zespół badawczy stworzył model, jak mogłaby wyglądać galaktyka, gdyby nie była rozciągnięta, i odkrył, że przypomina wydłużoną kroplę deszczu. Zawieszone są w nim dwie gromady gwiazd na górze i osiem na dole. „Nasza rekonstrukcja pokazuje, że skupiska aktywnie tworzących się gwiazd są otoczone rozproszonym światłem innych nierozdzielonych gwiazd” – powiedział Iyer. „Ta galaktyka jest dosłownie w trakcie składania”.
Dane Webba pokazują, że galaktyka Firefly Sparkle jest mniejsza i należy do kategorii galaktyk o małej masie. Miną miliardy lat, zanim osiągnie pełną wysokość i wyraźny kształt. „Większość innych galaktyk, które pokazał nam Webb, nie jest powiększona ani rozciągnięta i nie jesteśmy w stanie osobno zobaczyć ich„ elementów składowych ”. Dzięki Firefly Sparkle jesteśmy świadkami składania galaktyki cegła po cegle” – powiedział Mowla.
Rozciągnięty i lśniący, gotowy do dokładnej analizy
Ponieważ galaktyka jest wypaczona w długi łuk, badacze z łatwością wyodrębnili 10 odrębnych gromad gwiazd, które emitują większość światła galaktyki. Są tutaj reprezentowane w odcieniach różu, fioletu i błękitu. Te kolory na zdjęciach Webba i towarzyszące im widma potwierdziły, że powstawanie gwiazd nie nastąpiło w tej galaktyce od razu, ale było rozłożone w czasie.
„W tej galaktyce występuje zróżnicowana populacja gromad gwiazd i niezwykłe jest, że możemy je zobaczyć oddzielnie w tak młodym wieku Wszechświata” – powiedział Chris Willott z Narodowej Rady ds. Badań Naukowych w kanadyjskim Centrum Badań Astronomii i Astrofizyki Herzberg, współautor -autor i główny badacz programu obserwacyjnego. „Każda gromada gwiazd przechodzi inną fazę formowania się lub ewolucji”.
Przewidywany kształt galaktyki pokazuje, że jej gwiazdy nie utworzyły centralnego zgrubienia ani cienkiego, spłaszczonego dysku, co jest kolejnym dowodem na to, że galaktyka wciąż się formuje.
Strzałki kompasu północnego i wschodniego pokazują orientację obrazu na niebie.
Pasek skali jest oznaczony sekundami łukowymi, które są miarą odległości kątowej na niebie. Jedna sekunda łukowa jest równa pomiarowi kątowemu 1/3600 jednego stopnia. Stopień ma 60 minut łukowych, a minuta łukowa 60 sekund łukowych. (Księżyc w pełni ma średnicę kątową około 30 minut łuku.) Rzeczywisty rozmiar obiektu, który zajmuje na niebie jedną sekundę łukową, zależy od jego odległości od teleskopu.
To zdjęcie pokazuje niewidzialne długości fal światła w bliskiej podczerwieni, które zostały przełożone na kolory światła widzialnego. Klucz kolorów pokazuje, które filtry NIRCam zostały użyte podczas zbierania światła. Kolor nazwy każdego filtra to kolor światła widzialnego używany do przedstawienia światła podczerwonego przechodzącego przez ten filtr.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Chris Willott (NRC-Kanada), Lamiya Mowla (Wellesley College), Kartheik Iyer (Kolumbia)
„Świecący” towarzysze
Naukowcy nie są w stanie przewidzieć, jak ta zdezorganizowana galaktyka będzie się gromadzić i nabierać kształtu przez miliardy lat, ale zespół potwierdził, że istnieją dwie galaktyki, które „kręcą się” w ciasnym obwodzie i mogą wpływać na sposób budowania masy przez miliardy lat.
Firefly Sparkle znajduje się zaledwie 6500 lat świetlnych od swojego pierwszego towarzysza, a drugiego towarzysza dzieli 42 000 lat świetlnych. Dla kontekstu, w pełni uformowana Droga Mleczna ma średnicę około 100 000 lat świetlnych – wszystkie trzy zmieściłyby się w jej wnętrzu. Jej towarzysze nie tylko są bardzo blisko siebie, ale naukowcy uważają również, że krążą wokół siebie.
Za każdym razem, gdy jedna galaktyka mija drugą, gaz ulega kondensacji i ochładzaniu, umożliwiając tworzenie się nowych gwiazd w skupiskach, zwiększając masy galaktyk. „Od dawna przewidywano, że galaktyki we wczesnym Wszechświecie powstają w wyniku kolejnych interakcji i fuzji z innymi mniejszymi galaktykami” – mówi Yoshihisa Asada, współautor i doktorant na Uniwersytecie w Kioto w Japonii. „Być może będziemy świadkami tego procesu w akcji”.
Praca ta została opublikowana 11 grudnia 2024 roku w czasopiśmie Natura.
Odniesienie: „Formowanie galaktyki o małej masie z gromad gwiazd w wszechświecie mającym 600 milionów lat”: Lamiya Mowla, Kartheik Iyer, Yoshihisa Asada, Guillaume Desprez, Vivian Yun Yan Tan, Nicholas Martis, Ghassan Sarrouh, Cieśnina Wiktorii , Roberto Abraham, Maruša Bradač, Gabriel Brammer, Adam Muzzin, Camilla Pacifici, Swara Ravindranath, Marcin Sawicki, Chris Willott, Vince Estrada-Carpenter, Nusrath Jahan, Gaël Noirot, Jasleen Matharu, Gregor Rihtaršič i Johannes Zabl, 11 grudnia 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-08293-0
Zespół badawczy oparł swoje ustalenia na danych z kanadyjskiego badania Webba NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS). W badaniu tym wykorzystano obrazy w bliskiej podczerwieni z NIRCam (kamera bliskiej podczerwieni) i dane widmowe z układu mikroprzesłon w NIRSpec (spektrograf bliskiej podczerwieni). Pole CANUCS zostało wybrane celowo, ponieważ pokrywa się z obszarem sfotografowanym wcześniej przez NASA Kosmiczny Teleskop Hubble’a podczas programu Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble (CLASH).
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest wiodącym na świecie obserwatorium nauk o kosmosie. Bada tajemnice naszego Układu Słonecznego, bada odległe egzoplanety oraz bada pochodzenie i struktury kosmiczne Wszechświata. Webb to międzynarodowa współpraca prowadzona przez NASA z kluczowymi partnerami ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) i CSA (Kanadyjska Agencja Kosmiczna).
