Het Canadese NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS)-team ontdekte de verste bolvormige sterrenhopen die ooit zijn gevonden met behulp van de James Webb Space Telescope (JWST). Deze dichte groepen van miljoenen sterren kunnen overblijfselen zijn die de eerste en oudste sterren in het universum bevatten.
Deze ontdekking in Webb's eerste diepe veld geeft al een gedetailleerd beeld van de vroegste fase van stervorming, wat de ongelooflijke kracht van JWST bevestigt.
Volgens de astronomen was het negen miljard lichtjaar verwijderde "Sparkler-sterrenstelsel" het middelpunt van de prachtig gedetailleerde Webb's First Deep Field-opname. De onderzoekers noemden deze compacte objecten rond dit sterrenstelsel 'fonkels', die eruitzagen als kleine gele stippen.
Volgens het onderzoeksteam zijn deze glitters misschien nieuw clusters van sterren actief ontwikkelen die drie miljard jaar na de Big Bang op het hoogtepunt van stervorming of oude bolhopen. Bolvormige sterrenhopen zijn oude verzamelingen sterren uit het begin van een melkwegstelsel, die informatie verschaffen over de vroege stadia van zijn ontwikkeling en expansie.
Uit hun eerste analyse van 12 van deze compacte objecten, hebben de onderzoekers vastgesteld dat vijf van hen niet alleen bolvormige sterrenhopen zijn, maar ook tot de oudste bekende behoren.
Kartheik G. Iyer, Dunlap Fellow aan het Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics aan de Universiteit van Toronto en co-hoofdauteur van de studie, zei: “Kijken naar de eerste beelden van JWST en het ontdekken van oude bolvormige sterrenhopen rond verre sterrenstelsels was een ongelooflijk moment, een moment dat niet mogelijk was met eerdere Hubble-ruimtetelescoop in beeld brengen."
"Omdat we de schitteringen over een reeks golflengten konden observeren, konden we ze modelleren en hun fysieke eigenschappen beter begrijpen, zoals hoe oud ze zijn en hoeveel sterren ze bevatten. We hopen dat de kennis dat bolvormige sterrenhopen van zulke grote afstanden kunnen worden waargenomen met JWST, verdere wetenschap en zoektochten naar vergelijkbare objecten zal stimuleren."
Lamiya Mowla, Dunlap Fellow aan het Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics aan de Universiteit van Toronto en mede-hoofdauteur van de studie, zei: "Deze nieuw geïdentificeerde clusters werden gevormd dicht bij de eerste keer dat het zelfs mogelijk was om sterren te creëren. Omdat het Sparkler-sterrenstelsel veel verder weg is dan onze eigen Melkweg, is het gemakkelijker om de leeftijd van zijn melkweg te bepalen bolvormige sterrenhopen.
"We observeren de Sparkler zoals hij negen miljard jaar geleden was, toen de... universum was slechts viereneenhalf miljard jaar oud, kijkend naar iets dat lang geleden is gebeurd. Zie het als het raden van de leeftijd van een persoon op basis van hun uiterlijk - het is gemakkelijk om het verschil te zien tussen een 5- en 10-jarige, maar moeilijk om het verschil te zien tussen een 50- en 55-jarige.
Het Sparkler-sterrenstelsel is speciaal omdat het wordt vergroot met een factor 100 vanwege een effect dat zwaartekrachtlens wordt genoemd - waarbij het SMACS 0723-sterrenstelsel op de voorgrond wat erachter zit vervormt als een gigantisch vergrootglas. Bovendien produceert zwaartekrachtlensing drie afzonderlijke beelden van de Sparkler, waardoor astronomen het sterrenstelsel in meer detail kunnen bestuderen.
CANUCS-teamleider Chris Willott van het Herzberg Astronomy en Astrophysics Research Center van de National Research Council zei: "Onze studie van de Sparkler benadrukt de enorme kracht in het combineren van de unieke mogelijkheden van JWST met de natuurlijke vergroting die wordt geboden door zwaartekrachtlenzen. Het team is enthousiast over meer ontdekkingen wanneer JWST volgende maand de CANUCS-melkwegclusters in de gaten houdt.”
De onderzoekers combineerden nieuwe gegevens van JWST's Near-Infrared Camera (NIRCam) met HST-archiefgegevens. NIRCam detecteert vage objecten met langere en rodere golflengten om te observeren voorbij wat zichtbaar is voor het menselijk oog en zelfs HST. Zowel vergrotingen als gevolg van de lensing door de melkwegcluster en de hoge resolutie van JWST maakten het observeren van compacte objecten mogelijk.
Het in Canada gemaakte Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS)-instrument op de JWST bevestigde dat de objecten oude bolvormige sterrenhopen zijn omdat de onderzoekers geen zuurstofemissielijnen hebben waargenomen - emissies met meetbare spectra die worden afgegeven door jonge clusters die actief sterren vormen . NIRISS hielp ook bij het ontrafelen van de geometrie van de drievoudige lensafbeeldingen van de Sparkler.
Marcin Sawicki, Canada Research Chair in Astronomy, professor aan Saint Mary's University, en co-auteur van de studie, zei'Het in Canada gemaakte NIRISS-instrument van JWST was van vitaal belang om ons te helpen begrijpen hoe de drie afbeeldingen van de Sparkler en zijn bolvormige sterrenhopen met elkaar verbonden zijn. Toen we verschillende bolvormige sterrenhopen van de Sparkler drie keer in beeld zagen, werd het duidelijk dat ze rond het Sparkler-sterrenstelsel draaien in plaats van er toevallig voor te staan."
Journal Reference:
- The Sparkler: geëvolueerde kandidaten voor bolvormige sterrenhopen met een hoge roodverschuiving, vastgelegd door JWST. De astrofysische journaalbrieven (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac90ca
