Nhóm Khảo sát cụm không thiên vị NIRISS của Canada (CANUCS) đã phát hiện ra các cụm sao cầu xa nhất từng được tìm thấy bằng cách sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Những nhóm dày đặc hàng triệu ngôi sao này có thể là di tích chứa những ngôi sao đầu tiên và lâu đời nhất trong vũ trụ.
Khám phá này trong Trường sâu đầu tiên của Webb đã cung cấp một cái nhìn chi tiết về giai đoạn hình thành sao sớm nhất, xác nhận sức mạnh đáng kinh ngạc của JWST.
Các nhà thiên văn học cho biết “thiên hà Sparkler” cách xa chín tỷ năm ánh sáng là tâm điểm của hình ảnh Trường sâu đầu tiên cực kỳ chi tiết của Webb. Các nhà nghiên cứu gọi những vật thể nhỏ gọn xung quanh thiên hà này là "lấp lánh", xuất hiện dưới dạng những chấm nhỏ màu vàng.
Theo nhóm nghiên cứu, những tia lấp lánh này có thể là mới cụm sao tích cực phát triển đã được hình thành ba tỷ năm sau khi Big Bang ở đỉnh cao của sự hình thành sao hoặc cụm sao cầu cũ. Các cụm sao cầu là những tập hợp cũ của các ngôi sao từ thuở sơ khai của một thiên hà, cung cấp thông tin về giai đoạn đầu của quá trình phát triển và mở rộng của nó.
Từ phân tích ban đầu của họ về 12 vật thể nhỏ gọn này, các nhà nghiên cứu đã xác định rằng XNUMX trong số chúng không chỉ là các cụm sao cầu mà còn nằm trong số những thiên thể lâu đời nhất được biết đến.
Kartheik G. Iyer, Nghiên cứu sinh Dunlap tại Viện Thiên văn học & Vật lý thiên văn Dunlap tại Đại học Toronto và đồng tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Nhìn vào những hình ảnh đầu tiên từ JWST và phát hiện ra các cụm sao cầu cũ xung quanh các thiên hà xa xôi là một khoảnh khắc đáng kinh ngạc, một khoảnh khắc không thể thực hiện được với các thiết bị trước đây. Kính viễn vọng Không gian Hubble hình ảnh.”
“Vì chúng tôi có thể quan sát các tia sáng lấp lánh trên một loạt các bước sóng, nên chúng tôi có thể mô hình hóa chúng và hiểu rõ hơn về tính chất vật lý của chúng, chẳng hạn như chúng bao nhiêu tuổi và chúng chứa bao nhiêu ngôi sao. Chúng tôi hy vọng kiến thức về việc có thể quan sát các cụm sao cầu từ những khoảng cách xa như vậy với JWST sẽ thúc đẩy khoa học hơn nữa và tìm kiếm các vật thể tương tự.”
Lamiya Mowla, Nghiên cứu sinh Dunlap tại Viện Thiên văn học & Vật lý thiên văn Dunlap tại Đại học Toronto và đồng tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Những cụm mới được xác định này được hình thành gần với thời điểm đầu tiên thậm chí có thể tạo ra các ngôi sao. Vì thiên hà Sparkler ở xa hơn nhiều so với Dải Ngân hà của chúng ta nên việc xác định tuổi của nó sẽ dễ dàng hơn. cụm sao cầu.
“Chúng tôi đang quan sát Sparkler như chín tỷ năm trước, khi vũ trụ chỉ mới bốn tỷ rưỡi tuổi, nhìn vào một cái gì đó đã xảy ra từ lâu. Hãy coi đó là việc đoán tuổi của một người dựa trên ngoại hình của họ—thật dễ dàng để nhận ra sự khác biệt giữa một đứa trẻ 5 tuổi và 10 tuổi, nhưng khó có thể nói sự khác biệt giữa một người 50 tuổi và 55 tuổi.”
Thiên hà Sparkler đặc biệt vì nó được phóng đại lên 100 lần do hiệu ứng gọi là thấu kính hấp dẫn—trong đó cụm thiên hà SMACS 0723 ở phía trước làm biến dạng những gì phía sau nó giống như một chiếc kính lúp khổng lồ. Hơn nữa, thấu kính hấp dẫn tạo ra ba hình ảnh riêng biệt của Sparkler, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu thiên hà chi tiết hơn.
Trưởng nhóm CANUCS Chris Willott từ Trung tâm Nghiên cứu Thiên văn học và Vật lý thiên văn Herzberg của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi về Sparkler làm nổi bật sức mạnh to lớn trong việc kết hợp các khả năng độc đáo của JWST với độ phóng đại tự nhiên do thấu kính hấp dẫn mang lại. Nhóm rất hào hứng với nhiều khám phá hơn khi JWST để mắt tới các cụm thiên hà CANUCS vào tháng tới.”
Các nhà nghiên cứu đã kết hợp dữ liệu mới từ Camera cận hồng ngoại (NIRCam) của JWST với dữ liệu lưu trữ của HST. NIRCam phát hiện các vật thể mờ bằng cách sử dụng các bước sóng dài hơn và đỏ hơn để quan sát những gì mắt người có thể nhìn thấy và thậm chí cả HST. Cả độ phóng đại do thấu kính của cụm thiên hà và độ phân giải cao của JWST đều giúp việc quan sát các vật thể nhỏ gọn trở nên khả thi.
Thiết bị chụp ảnh cận hồng ngoại và quang phổ không khe (NIRISS) do Canada sản xuất trên JWST đã xác nhận rằng các vật thể này là các cụm sao cầu cũ vì các nhà nghiên cứu đã không quan sát thấy các vạch phát xạ oxy—sự phát xạ với quang phổ có thể đo được do các cụm sao trẻ đang tích cực hình thành sao phát ra. . NIRISS cũng giúp làm sáng tỏ hình học của các hình ảnh thấu kính ba lần của Sparkler.
Marcin Sawicki, Chủ tịch Nghiên cứu Thiên văn học Canada, giáo sư tại Đại học Saint Mary, và đồng tác giả nghiên cứu, nói, "Công cụ NIRISS sản xuất tại Canada của JWST đóng vai trò quan trọng trong việc giúp chúng tôi hiểu cách ba hình ảnh của Sparkler và các cụm sao hình cầu của nó được kết nối với nhau như thế nào. Việc nhìn thấy một số cụm sao cầu của Sparkler được chụp ảnh ba lần cho thấy rõ ràng rằng chúng đang quay quanh thiên hà Sparkler chứ không phải chỉ đơn giản là ở phía trước nó một cách tình cờ.”
Tạp chí tham khảo:
- Sparkler: Các ứng cử viên cụm cầu dịch chuyển đỏ cao đã tiến hóa được JWST chụp lại. Tạp chí Vật lý Thiên văn (Năm 2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac90ca
