Η καναδική ομάδα NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) ανακάλυψε τα πιο μακρινά σφαιρικά σμήνη που έχουν βρεθεί ποτέ χρησιμοποιώντας το Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST). Αυτές οι πυκνές ομάδες εκατομμυρίων αστεριών μπορεί να είναι λείψανα που περιέχουν τα πρώτα και τα παλαιότερα αστέρια στο σύμπαν.
Αυτή η ανακάλυψη σε Το πρώτο βαθύ πεδίο του Webb παρέχει ήδη μια λεπτομερή ματιά στην πιο πρώιμη φάση σχηματισμού άστρων, επιβεβαιώνοντας την απίστευτη δύναμη του JWST.
Ο «γαλαξίας Sparkler» που βρίσκεται σε απόσταση εννέα δισεκατομμυρίων ετών φωτός, ήταν το επίκεντρο της εξαιρετικά λεπτομερούς εικόνας του Πρώτου Βαθύ Πεδίου του Webb, είπαν οι αστρονόμοι. Οι ερευνητές ονόμασαν αυτά τα συμπαγή αντικείμενα γύρω από αυτόν τον γαλαξία «σπινθήρες», που εμφανίζονταν ως μικρές κίτρινες κουκκίδες.
Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, αυτές οι λάμψεις μπορεί να είναι είτε νέες σμήνη αστεριών ενεργά αναπτυσσόμενη που σχηματίστηκαν τρία δισεκατομμύρια χρόνια μετά την Μεγάλη έκρηξη στο ύψος του σχηματισμού αστεριών ή παλαιών σφαιρικών σμηνών. Τα σφαιρικά σμήνη είναι παλιές συλλογές αστεριών από την αρχή ενός γαλαξία, που παρέχουν πληροφορίες για τα πρώιμα στάδια ανάπτυξης και επέκτασής του.
Από την αρχική τους ανάλυση 12 από αυτά τα συμπαγή αντικείμενα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι πέντε από αυτά δεν είναι μόνο σφαιρωτά σμήνη, αλλά μεταξύ των παλαιότερων γνωστών.
Ο Kartheik G. Iyer, Fellow Dunlap στο Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο και συν-επικεφαλής της μελέτης, δήλωσε: «Η εξέταση των πρώτων εικόνων από το JWST και η ανακάλυψη παλαιών σφαιρικών σμηνών γύρω από μακρινούς γαλαξίες ήταν μια απίστευτη στιγμή, μια στιγμή που δεν ήταν δυνατή με το προηγούμενο Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble απεικόνιση».
«Δεδομένου ότι μπορούσαμε να παρατηρήσουμε τις λάμψεις σε ένα εύρος μηκών κύματος, θα μπορούσαμε να τις μοντελοποιήσουμε και να κατανοήσουμε καλύτερα τις φυσικές τους ιδιότητες, όπως πόσο παλιά είναι και πόσα αστέρια περιέχουν. Ελπίζουμε ότι η γνώση ότι τα σφαιρικά σμήνη μπορούν να παρατηρηθούν από τόσο μεγάλες αποστάσεις με το JWST θα ωθήσει περαιτέρω την επιστήμη και τις έρευνες για παρόμοια αντικείμενα.»
Η Lamiya Mowla, υπότροφος Dunlap στο Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο και συν-επικεφαλής της μελέτης, δήλωσε: «Αυτά τα πρόσφατα αναγνωρισμένα σμήνη σχηματίστηκαν κοντά στην πρώτη φορά που ήταν ακόμη δυνατό να δημιουργηθούν αστέρια. Επειδή ο γαλαξίας Sparkler είναι πολύ πιο μακριά από τον δικό μας Γαλαξία, είναι ευκολότερο να προσδιοριστούν οι ηλικίες του σφαιρικά σμήνη.
«Παρατηρούμε το Sparkler όπως ήταν πριν από εννέα δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το σύμπαν ήταν μόλις τεσσεράμισι δισεκατομμύρια χρόνια, κοιτάζοντας κάτι που συνέβη πριν από πολύ καιρό. Σκεφτείτε το σαν να μαντέψετε την ηλικία ενός ατόμου με βάση την εμφάνισή του—είναι εύκολο να διακρίνετε τη διαφορά μεταξύ ενός παιδιού 5 και 10 ετών, αλλά δύσκολο να διακρίνετε τη διαφορά μεταξύ ενός 50 και 55 ετών».
Ο γαλαξίας Sparkler είναι ιδιαίτερος επειδή μεγεθύνεται κατά 100 λόγω ενός φαινομένου που ονομάζεται βαρυτικός φακός - όπου το σμήνος γαλαξιών SMACS 0723 στο πρώτο πλάνο παραμορφώνει αυτό που βρίσκεται πίσω του σαν γιγάντιος μεγεθυντικός φακός. Επιπλέον, ο βαρυτικός φακός παράγει τρεις ξεχωριστές εικόνες του Sparkler, επιτρέποντας στους αστρονόμους να μελετήσουν τον γαλαξία με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.
Ο επικεφαλής της ομάδας CANUCS, Chris Willott από την Αστρονομία Herzberg του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας, και το Κέντρο Ερευνών Αστροφυσικής είπε: «Η μελέτη μας για το Sparkler υπογραμμίζει την τεράστια δύναμη στο συνδυασμό των μοναδικών δυνατοτήτων του JWST με τη φυσική μεγέθυνση που παρέχει ο βαρυτικός φακός. Η ομάδα είναι ενθουσιασμένη με περισσότερες ανακαλύψεις όταν η JWST στρέψει το βλέμμα της στα σμήνη γαλαξιών CANUCS τον επόμενο μήνα».
Οι ερευνητές συνδύασαν νέα δεδομένα από την κάμερα εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIRCam) του JWST με αρχειακά δεδομένα HST. Το NIRCam ανιχνεύει αμυδρά αντικείμενα χρησιμοποιώντας μεγαλύτερα και πιο κόκκινα μήκη κύματος για να παρατηρήσει πέρα από αυτό που είναι ορατό με το ανθρώπινο μάτι και ακόμη και το HST. Και οι δύο μεγεθύνσεις λόγω του φακού από το σμήνος γαλαξιών και η υψηλή ανάλυση του JWST κατέστησαν δυνατή την παρατήρηση συμπαγών αντικειμένων.
Το καναδικό όργανο Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) στο JWST επιβεβαίωσε ότι τα αντικείμενα είναι παλιά σφαιρικά σμήνη επειδή οι ερευνητές δεν παρατήρησαν γραμμές εκπομπής οξυγόνου - εκπομπές με μετρήσιμα φάσματα που εκπέμπονται από νεαρά σμήνη που σχηματίζουν ενεργά αστέρια . Το NIRISS βοήθησε επίσης στην αποκάλυψη της γεωμετρίας των εικόνων με τριπλό φακό του Sparkler.
Marcin Sawicki, Ερευνητική Έδρα στον Καναδά στην Αστρονομία, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Saint Mary's και συν-συγγραφέας της μελέτης, είπε, "Το όργανο NIRISS που κατασκευάστηκε στον Καναδά της JWST ήταν ζωτικής σημασίας για να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς συνδέονται οι τρεις εικόνες του Sparkler και των σφαιρικών σμήνων του. Βλέποντας πολλά από τα σφαιρικά σμήνη του Sparkler που απεικονίστηκαν τρεις φορές, κατέστησε σαφές ότι περιφέρονται γύρω από τον γαλαξία Sparkler αντί να βρίσκονται απλώς μπροστά του τυχαία».
Αναφορά στο περιοδικό:
- The Sparkler: Εξελιγμένα υποψήφια σφαιρικά σμήνη υψηλής μετατόπισης κόκκινου που καταγράφηκαν από το JWST. Τα περιοδικά αστροφυσικής (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac90ca
