Kanadyjski zespół NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) odkrył najdalsze gromady kuliste, jakie kiedykolwiek odkryto za pomocą teleskopu Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST). Te gęste grupy milionów gwiazd mogą być reliktami zawierającymi pierwsze i najstarsze gwiazdy we wszechświecie.
To odkrycie w Pierwsze głębokie pole Webba zapewnia już szczegółowe spojrzenie na najwcześniejszą fazę powstawania gwiazd, potwierdzając niesamowitą moc JWST.
Jak twierdzą astronomowie, na niezwykle szczegółowym zdjęciu Pierwszego Głębokiego Pola Webba, odległa o dziewięć miliardów lat świetlnych, „galaktyka Sparkler” była głównym obiektem zainteresowania. Naukowcy nazwali te zwarte obiekty wokół tej galaktyki „błyskami”, które pojawiły się w postaci małych żółtych kropek.
Według zespołu badawczego te iskierki mogą być nowe gromady gwiazd aktywnie rozwijające się, które powstały trzy miliardy lat po Wielki Wybuch w szczytowym okresie powstawania gwiazd lub w starych gromadach kulistych. Gromady kuliste to stare zbiory gwiazd z początków galaktyki, dostarczające informacji o wczesnych stadiach jej rozwoju i ekspansji.
Na podstawie wstępnej analizy 12 takich zwartych obiektów naukowcy ustalili, że pięć z nich to nie tylko gromady kuliste, ale także jedne z najstarszych znanych.
Kartheik G. Iyer, Dunlap Fellow w Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics na Uniwersytecie w Toronto i współautor badania, powiedział: „Patrzenie na pierwsze zdjęcia z JWST i odkrywanie starych gromad kulistych wokół odległych galaktyk było niesamowitym momentem, który nie był możliwy w przypadku poprzednich Kosmiczny teleskop Hubble obrazowanie”.
„Ponieważ mogliśmy obserwować iskry w szerokim zakresie długości fal, mogliśmy je modelować i lepiej zrozumieć ich właściwości fizyczne, takie jak wiek i liczba gwiazd, które zawierają. Mamy nadzieję, że wiedza, że gromady kuliste można obserwować z tak dużych odległości za pomocą JWST, pobudzi dalszą naukę i poszukiwania podobnych obiektów.”
Lamiya Mowla, Dunlap Fellow w Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics na Uniwersytecie w Toronto i współautorka badania, powiedziała: „Te nowo zidentyfikowane gromady powstały blisko momentu, w którym po raz pierwszy w ogóle możliwe było tworzenie gwiazd. Ponieważ galaktyka Sparkler znajduje się znacznie dalej niż nasza Droga Mleczna, łatwiej jest określić jej wiek gromady kuliste.
„Obserwujemy Brylant takim, jakim był dziewięć miliardów lat temu, kiedy wszechświat miał zaledwie cztery i pół miliarda lat, patrząc na coś, co wydarzyło się dawno temu. Pomyśl o tym, jak o odgadywaniu wieku danej osoby na podstawie jej wyglądu — łatwo jest odróżnić 5- i 10-latka, ale trudno odróżnić 50- i 55-latka.
Galaktyka Sparkler jest wyjątkowa, ponieważ jest powiększona 100-krotnie w wyniku efektu zwanego soczewkowaniem grawitacyjnym — gdzie gromada galaktyk SMACS 0723 na pierwszym planie zniekształca to, co znajduje się za nią niczym gigantyczne szkło powiększające. Co więcej, soczewkowanie grawitacyjne pozwala uzyskać trzy oddzielne obrazy Brylanta, umożliwiając astronomom bardziej szczegółowe badanie galaktyki.
Kierownik zespołu CANUCS, Chris Willott z Centrum Badań nad Astrofizyką i Herzberg Astronomy przy Narodowej Radzie, powiedział: „Nasze badanie Sparklera podkreśla ogromną moc wynikającą z połączenia unikalnych możliwości JWST z naturalnym powiększeniem zapewnianym przez soczewkowanie grawitacyjne. Zespół jest podekscytowany kolejnymi odkryciami, gdy w przyszłym miesiącu JWST zwróci wzrok na gromady galaktyk CANUCS.”
Naukowcy połączyli nowe dane z kamery bliskiej podczerwieni (NIRCam) JWST z danymi archiwalnymi HST. NIRCam wykrywa słabe obiekty przy użyciu dłuższych i bardziej czerwonych fal, aby obserwować przeszłość tego, co jest widoczne dla ludzkiego oka, a nawet HST. Obydwa powiększenia wynikające z soczewkowania gromady galaktyk oraz wysoka rozdzielczość JWST umożliwiły obserwację zwartych obiektów.
Kanadyjski instrument Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) na JWST potwierdził, że obiekty te są starymi gromadami kulistymi, ponieważ badacze nie zaobserwowali linii emisyjnych tlenu – emisji o mierzalnych widmach emitowanych przez młode gromady, w których aktywnie tworzą się gwiazdy . NIRISS pomógł także odkryć geometrię potrójnie soczewkowanych obrazów Sparklera.
Marcin Sawicki, Canada Research Chair in Astronomy, profesor na Saint Mary's University i współautor badania, powiedziany"Wyprodukowany w Kanadzie instrument NIRISS należący do JWST odegrał kluczową rolę w zrozumieniu, w jaki sposób trzy obrazy Brylanta i jego gromad kulistych są ze sobą powiązane. Trzykrotne sfotografowanie kilku gromad kulistych Sparklera wyjaśniło, że krążą one wokół galaktyki Sparkler, a nie po prostu przypadkowo znajdują się przed nią.”
Referencje czasopisma:
- Sparkler: Wyewoluowane kandydatki na gromady kuliste o dużym przesunięciu ku czerwieni, przechwycone przez JWST. The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac90ca
