Astronomowie są zdumieni rzadkim kosmicznym ustawieniem ukazującym w dużym powiększeniu obszary gwiazdotwórcze w odległych galaktykach.
Co, dlaczego, jak? Kosmos jest pełen pytań. Mimo to astronomowie używają NASA’S Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba byli zaskoczeni, gdy odkryli odległą, czerwoną galaktykę zniekształconą w kształt znaku zapytania. Specyficzny, rzadko spotykany typ naturalnej soczewki grawitacyjnej powoduje wielokrotne pojawianie się galaktyki.
Soczewkowanie powiększa także galaktykę i jej spiralną towarzyszkę, umożliwiając astronomom wskazanie konkretnych obszarów powstawania gwiazd, wykorzystując kombinację danych w podczerwieni z Webba i danych w ultrafiolecie z teleskopu NASA Kosmiczny Teleskop Hubble’a.
Uchwycony tu rzadko obserwowany rodzaj soczewkowania, nazywany przez astronomów hiperbolicznym pępkiem, stworzył pięć powtarzających się obrazów jednej pary galaktyk. Czerwony, wydłużony członek tej pary rysuje na niebie znajomy kształt znaku zapytania w wyniku zniekształcenia, podczas gdy inna niepowiązana galaktyka znajduje się w odpowiedniej czasoprzestrzeni, aby wyglądać jak kropka znaku zapytania – szczególnie dla ludzi, którzy uwielbiają rozpoznawać znane kształty i wzory.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Vicente Estrada-Carpenter (Uniwersytet Najświętszej Marii Panny)
Kosmiczny Teleskop Webba ujawnia zniekształconą galaktykę tworzącą kosmiczny znak zapytania
Minęło 7 miliardów lat i okres rozkwitu formowania się gwiazd we Wszechświecie zaczyna zwalniać. Co może być nasze Droga Mleczna jak wyglądała galaktyka w tamtym czasie? Astronomowie korzystający z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba znaleźli wskazówki w postaci kosmicznego znaku zapytania, będącego wynikiem rzadkiego wyrównania w przestrzeni lat świetlnych.
„Wiemy tylko o trzech lub czterech przypadkach podobnych konfiguracji soczewek grawitacyjnych w obserwowalnym wszechświecie, co czyni to odkrycie ekscytującym, ponieważ pokazuje moc Webba i sugeruje, że być może teraz znajdziemy ich więcej” – powiedział astronom Guillaume Desprez z Saint Mary’s University w Halifax w Nowej Szkocji, członek zespołu prezentującego wyniki Webba.
Wnioski z udoskonalonych obserwacji galaktyk
Chociaż region ten był już wcześniej obserwowany za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, zapylona czerwona galaktyka tworząca intrygujący kształt znaku zapytania pojawiła się dopiero za pomocą Webba. Dzieje się tak na skutek tego, że długości fal światła wykrywane przez Hubble’a są uwięzione w kosmicznym pyle, podczas gdy dłuższe fale światła podczerwonego mogą przez nie przechodzić i być wykrywane przez instrumenty Webba.
Ten film wyjaśnia, jak bardzo odległe galaktyki są powiększane poprzez zjawisko soczewkowania grawitacyjnego. Soczewki grawitacyjne mogą powiększać światło odległych galaktyk, które znajdują się w szczycie powstawania gwiazd lub w jego pobliżu. Efekt ten pozwala badaczom badać szczegóły wczesnych galaktyk zbyt odległych, aby można je było dostrzec nawet za pomocą najpotężniejszych teleskopów kosmicznych. Źródło: NASA, ESA, STScI, Leah Hustak (STScI)
Astronomowie wykorzystali oba teleskopy do obserwacji gromady galaktyk MACS-J0417.5-1154, która działa jak szkło powiększające (patrz wideo powyżej), ponieważ gromada jest tak masywna, że zakrzywia strukturę czasoprzestrzeni. Dzięki temu astronomowie mogą zobaczyć więcej szczegółów w znacznie odleglejszych galaktykach za gromadą. Jednak te same efekty grawitacyjne, które powiększają galaktyki, powodują również zniekształcenia, w wyniku czego galaktyki wydają się rozmazane na niebie łukami, a nawet pojawiają się wielokrotnie. Te złudzenia optyczne w przestrzeni nazywane są soczewkowaniem grawitacyjnym.
Czerwona galaktyka odkryta przez Webba wraz z galaktyką spiralną, z którą oddziałuje, odkrytą wcześniej przez Hubble’a, są powiększane i zniekształcane w niezwykły sposób, co wymaga szczególnego, rzadkiego ustawienia odległych galaktyk, soczewki i obiektywu. obserwator — coś, co astronomowie nazywają hiperboliczną pępkową soczewką grawitacyjną. Odpowiada to pięciu obrazom (patrz zdjęcie z komentarzem poniżej) pary galaktyk widocznych na zdjęciu Webba, z których cztery przedstawiają górę znaku zapytania. Kropka znaku zapytania to niepowiązana galaktyka, która z naszej perspektywy znajduje się we właściwym miejscu i czasoprzestrzeni.
Ten obraz zawiera także strzałki kompasu, pasek skali i klucz kolorów w celach informacyjnych. Pasek skali jest oznaczony sekundami łukowymi, które są miarą odległości kątowej na niebie. 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 przedstawia długości fal światła podczerwonego przełożone na kolory światła widzialnego. Kolorowy opis na dole zdjęcia pokazuje, które filtry z instrumentu NIRCam (kamery bliskiej podczerwieni) firmy Webb zostały użyte. Kolor nazwy każdego filtra to kolor światła widzialnego przypisany do reprezentowania światła podczerwonego wykrytego przez ten filtr.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Vicente Estrada-Carpenter (Uniwersytet Najświętszej Marii Panny)
Odkrywanie tajemnic powstawania gwiazd
Oprócz opracowania studium przypadku dotyczącego zdolności instrumentu Webb NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) do wykrywania miejsc powstawania gwiazd w galaktyce oddalonej o miliardy lat świetlnych, zespół badawczy nie mógł się również powstrzymać od podkreślenia kształtu znaku zapytania . „To po prostu fajnie wygląda. Dzięki takim niesamowitym zdjęciom w młodym wieku zainteresowałem się astronomią” – powiedział astronom Marcin Sawicki z Uniwersytetu Mariackiego, jeden z głównych badaczy zespołu.
„Wiedza, kiedy, gdzie i jak zachodzi powstawanie gwiazd w galaktykach, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ewolucji galaktyk w historii wszechświata” – powiedział astronom Vicente Estrada-Carpenter z Saint Mary’s University, który wykorzystał dane w zakresie ultrafioletu Hubble’a i podczerwieni Webba do badania pokazać, gdzie w galaktykach powstają nowe gwiazdy. Wyniki pokazują, że powstawanie gwiazd jest powszechne w obu przypadkach. Dane spektralne potwierdziły również, że nowo odkryta galaktyka pyłowa znajduje się w tej samej odległości co skierowana twarzą w twarz galaktyka spiralna i prawdopodobnie zaczynają oddziaływać.
Galaktyczne interakcje w czasie
„Obie galaktyki w Parie Znaków Zapytania wykazują aktywne powstawanie gwiazd w kilku zwartych obszarach, prawdopodobnie w wyniku zderzenia gazu z obu galaktyk” – mówi Estrada-Carpenter. „Jednak kształt żadnej galaktyki nie wydaje się zbyt zakłócony, więc prawdopodobnie jesteśmy świadkami początku ich wzajemnej interakcji”.
„Te galaktyki, widziane miliardy lat temu, kiedy powstawanie gwiazd było w szczytowym okresie, mają masę podobną do masy, jaką miała wówczas Droga Mleczna. Webb pozwala nam zbadać, jak wyglądały nastoletnie lata naszej własnej galaktyki” – powiedział Sawicki.
Obrazy Webba i widma użyte w tym badaniu pochodzą z kanadyjskiego badania NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS). Artykuł badawczy publikowany jest w miesięczniku Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
Odniesienie: „Kiedy, gdzie i jak zachodzi powstawanie gwiazd w parze galaktyk w kosmiczne południe za pomocą CANUCS JWST/NIRISS grism spectroskopia”: Vicente Estrada-Carpenter, Marcin Sawicki, Gabe Brammer, Guillaume Desprez, Roberto Abraham, Yoshihisa Asada, Maruša Bradač, Kartheik G Iyer, Nicholas S Martis, Jasleen Matharu, Lamiya Mowla, Adam Muzzin, Gaël Noirot, Ghassan TE Sarrouh, Victoria Strait i Chris J. Willott, 31 maja 2024 r., Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
DOI: 10.1093/mnras/stae1368
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest najważniejszym na świecie obserwatorium nauk kosmicznych. Webb rozwiązuje tajemnice naszego Układu Słonecznego, spoglądając dalej, na odległe światy wokół innych gwiazd i badając tajemnicze struktury i pochodzenie naszego wszechświata oraz nasze w nim miejsce. Webb to międzynarodowy program prowadzony przez NASA wraz z partnerami, ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) i CSA (Kanadyjska Agencja Kosmiczna).
