Nowe zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) NASA ujawniają po raz pierwszy galaktyki z gwiezdnymi poprzeczkami – wydłużonymi cechami gwiazd rozciągającymi się od centrum galaktyk do ich zewnętrznych dysków – w czasie, gdy Wszechświat stanowił zaledwie 25 proc. jego obecny wiek. Odkrycie tak zwanych galaktyk z poprzeczką, podobnych do naszej Drogi Mlecznej, tak wcześnie we wszechświecie, będzie wymagało od astrofizyków udoskonalenia ich teorii ewolucji galaktyk.
Przed JWST obrazy z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a nigdy nie wykryły słupków w tak młodych epokach. Na zdjęciu z Hubble’a jedna galaktyka, EGS-23205, jest niewiele więcej niż smugą w kształcie dysku, ale na odpowiednim zdjęciu z JWST, wykonanym zeszłego lata, jest to piękna galaktyka spiralna z wyraźną gwiezdną poprzeczką.
„Rzuciłem okiem na te dane i powiedziałem:„ Porzucamy wszystko inne! ”- powiedział Shardha Jogee, profesor astronomii na University of Texas w Austin. „Słupki prawie niewidoczne w danych Hubble’a właśnie wyskoczyły na obrazie JWST, pokazując ogromną moc JWST w dostrzeganiu podstawowej struktury w galaktykach” – powiedziała, opisując dane z Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), kierowanego przez Profesor UT Austin, Steven Finkelstein.
Zespół zidentyfikował inną galaktykę z poprzeczką, EGS-24268, również sprzed około 11 miliardów lat, co oznacza, że dwie galaktyki z poprzeczką istnieją dalej w czasie niż jakiekolwiek wcześniej odkryte.
W artykule przyjętym do publikacji w The Astrophysical Journal Letters, podkreślają te dwie galaktyki i pokazują przykłady czterech innych galaktyk z poprzeczką sprzed ponad 8 miliardów lat.
„W tym badaniu przyglądamy się nowemu reżimowi, w którym nikt wcześniej nie wykorzystywał tego rodzaju danych ani nie przeprowadzał tego rodzaju analizy ilościowej”, powiedział Yuchen „Kay” Guo, doktorant, który prowadził analizę, „więc wszystko jest nowy. To jak pójście do lasu, do którego nikt nigdy nie wszedł”.
Pręty odgrywają ważną rolę w ewolucji galaktyk, kierując gaz do centralnych regionów, przyspieszając powstawanie gwiazd.
„Sztabki rozwiązują problem łańcucha dostaw w galaktykach” – powiedział Jogee. „Tak jak musimy dostarczać surowiec z portu do fabryk położonych w głębi lądu, które wytwarzają nowe produkty, sztabka transportuje gaz z dużą siłą do regionu centralnego, gdzie gaz jest szybko przekształcany w nowe gwiazdy w tempie zwykle 10 do 100 razy szybszym niż w reszta galaktyki”.
Słupki pomagają również w rozwoju supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk, kierując gazową część drogi.
Obejrzyj wideo: https://vimeo.com/782610506
Odkrycie poprzeczek w tak wczesnych epokach wstrząsa scenariuszami ewolucji galaktyk na kilka sposobów.
„To odkrycie wczesnych poprzeczek oznacza, że modele ewolucji galaktyk mają teraz nową ścieżkę poprzez poprzeczki, aby przyspieszyć produkcję nowych gwiazd we wczesnych epokach” – powiedział Jogee.
A samo istnienie tych wczesnych słupków stanowi wyzwanie dla modeli teoretycznych, ponieważ muszą one uzyskać właściwą fizykę galaktyki, aby przewidzieć prawidłową obfitość słupków. W kolejnych artykułach zespół będzie testował różne modele.
JWST może odkrywać struktury w odległych galaktykach lepiej niż Hubble z dwóch powodów: po pierwsze, jego większe lustro daje mu większą zdolność zbierania światła, pozwalając mu widzieć dalej iz wyższą rozdzielczością. Po drugie, może lepiej widzieć przez pył, ponieważ obserwuje na dłuższych falach podczerwonych niż Hubble.
Studenci studiów licencjackich Eden Wise i Zilei Chen odegrali kluczową rolę w badaniach, dokonując wizualnego przeglądu setek galaktyk, szukając tych, które wydają się mieć poprzeczki, co pomogło zawęzić listę do kilkudziesięciu innych badaczy, którzy mogli je przeanalizować za pomocą bardziej intensywnej analizy matematycznej. zbliżać się.
Inni współautorzy z UT Austin to Steven Finkelstein, Micaela Bagley i Maximilien Franco. Dziesiątki współautorów z innych instytucji pochodzi ze Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Japonii, Hiszpanii, Francji, Włoch, Australii i Izraela.
Finansowanie tych badań zostało częściowo zapewnione przez Roland K. Blumberg Endowment in Astronomy, Heising-Simons Foundation i NASA. Ta praca opierała się na zasobach Texas Advanced Computing Center, w tym Frontera, najpotężniejszym superkomputerze na amerykańskim uniwersytecie.