James Webb Uzay Teleskobu, kendi Samanyolumuz gibi galaksileri görerek erken evrene bakıyor

gelen yeni fotoğraflar[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope (JWST) reveal for the first time galaxies with stellar bars — elongated features of stars stretching from the centers of galaxies into their outer disks — at a time when the universe was a mere 25% of its present age. The finding of so-called barred galaxies, similar to our Milky Way, this early in the universe will require astrophysicists to refine their theories of galaxy evolution.

Prior to JWST, images from the Hubble Space Telescope had never detected bars at such young epochs. In a Hubble image, one galaxy, EGS-23205, is little more than a disk-shaped smudge, but in the corresponding JWST image taken this past summer, it’s a beautiful spiral galaxy with a clear stellar bar.

“I took one look at these data, and I said, ‘We are dropping everything else!’” said Shardha Jogee, professor of astronomy at The University of Texas at Austin. “The bars hardly visible in Hubble data just popped out in the JWST image, showing the tremendous power of JWST to see the underlying structure in galaxies,” she said, describing data from the Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), led by UT Austin professor, Steven Finkelstein.

The power of JWST to map galaxies at high resolution and at longer infrared wavelengths than Hubble allows it look through dust and unveil the underlying structure and mass of distant galaxies. This can be seen in these two images of the galaxy EGS23205, seen as it was about 11 billion years ago. In the HST image (left, taken in the near-infrared filter), the galaxy is little more than a disk-shaped smudge obscured by dust and impacted by the glare of young stars, but in the corresponding JWST mid-infrared image (taken this past summer), it’s a beautiful spiral galaxy with a clear stellar bar. Credit: NASA/CEERS/University of Texas at Austin

The team identified another barred galaxy, EGS-24268, also from about 11 billion years ago, which makes two barred galaxies existing farther back in time than any previously discovered.

In an article accepted for publication in The Astrophysical Journal Letters, they highlight these two galaxies and show examples of four other barred galaxies from more than 8 billion years ago.

“For this study, we are looking at a new regime where no one had used this kind of data or done this kind of quantitative analysis before,” said Yuchen “Kay” Guo, a graduate student who led the analysis, “so everything is new. It’s like going into a forest that nobody has ever gone into.”

Bars play an important role in galaxy evolution by funneling gas into the central regions, boosting star formation.

“Bars solve the supply chain problem in galaxies,” Jogee said. “Just like we need to bring raw material from the harbor to inland factories that make new products, a bar powerfully transports gas into the central region where the gas is rapidly converted into new stars at a rate typically 10 to 100 times faster than in the rest of the galaxy.”

Bars also help to grow supermassive black holes in the centers of galaxies by channeling the gas part of the way.

Bu simülasyon, yıldız çubuklarının (solda) ve çubuk tahrikli gaz akışlarının (sağda) nasıl oluştuğunu gösterir. Yıldız çubukları, gazı galaksinin geri kalanından 10 ila 100 kat daha hızlı yeni yıldızlara dönüştüğü galaksinin merkezi bölgelerine kanalize ederek galaktik evrimde önemli bir rol oynar. Çubuklar ayrıca, yolun gazlı kısmını yönlendirerek galaksilerin merkezlerinde süper kütleli karadeliklerin oluşumuna dolaylı olarak yardımcı olur. Kredi bilgileri: Françoise Combes, Paris Gözlemevi

Bu erken çağlarda çubukların keşfi, galaksi evrimi senaryolarını çeşitli şekillerde sarstı.

Jogee, “Çubukların bu erken tespiti, galaksi evrimi modellerinin artık erken yaşlarda yeni yıldızların üretimini hızlandırmak için çubuklar arasında yeni bir yola sahip olduğu anlamına geliyor.” Dedi.

Ve bu ilk çubukların varlığı teorik modellere meydan okuyor çünkü çubukların bolluğunu doğru tahmin etmek için galaktik fiziği düzeltmeleri gerekiyor. Ekip, gelecek makalelerinde farklı modelleri test edecek.

JWST görüntülerinin bir montajı, ikisi bugüne kadar ölçülen ve karakterize edilen en yüksek iyileşme sürelerini temsil eden altı çubuklu gökada örneğini göstermektedir. Her sayının sol üst kısmındaki etiketler, her galaksinin, evrenin mevcut yaşının yalnızca %40 ila %20’si olduğu 8,4 ila 11 milyar yıl öncesi (Gyr) arasında değişen gerileme süresini gösterir. Kredi: NASA/CEERS/Austin’deki Teksas Üniversitesi

JWST, uzak galaksilerdeki yapıları iki nedenden dolayı Hubble’dan daha iyi ortaya çıkarabilir: Birincisi, daha büyük aynası ona daha fazla ışık toplama yeteneği vererek daha uzağı ve daha yüksek çözünürlükte görmesini sağlar. İkincisi, Hubble teleskobundan daha uzun kızılötesi dalga boylarında gözlem yaptığı için tozun arkasını daha iyi görebilir.

Lisans öğrencileri Eden Wise ve Zilei Chen, diğer araştırmacıların daha yoğun hesaplamalarla analiz edebilmesi için listeyi birkaç düzineye kadar daraltmaya yardımcı olan çubuklara sahip görünenleri arayarak yüzlerce gökadayı görsel olarak inceleyerek araştırmada önemli bir rol oynadılar. . Yaklaşıyorum.

Referans: “JWST erken CEERS görüntüleri ile yakın kızılötesi çerçevenin geri kalanında z > 1 Çubuklarına ilk bakış” Yazan Yuchen Guo, Sharda Joji, Stephen L Finkelstein, Zili Chen, Aiden Weiss, Michaela P Bagley, Guillermo Barrow, Stegen & Witts, Dale D. Kosevski, Jehan S. Kartaltepe, Elizabeth J. McGrath, Henry C. Ferguson, Bahram Mobacher, Mauro Giavalescu, Ray A. Lucas, George A. Zavala, Jennifer M. Lutz, Norman A. Grojean, Mark Huertas-Company, Jesus Vega-Ferrero, Nimish P. Hathi, Pablo Arrabal Haro, Mark Dickinson, Anton M. Koekemoer, Casey Papovich, Nor Pirzkal, LY Aaron Yung, Bren E. Backhaus, Eric F. Bell, Antonello Calabrò, Nikko G. Cleary, Rosemary T. Cogan, MC Cooper, Luca Constantin, Darren Croton, Kelsey Davis, Alexandre de la Vega, Avishai Dekel, Maximilian Franco, Jonathan P. Gardner, Ben W. Holwerda, Taylor A. Hutchison, Viraj Pandya, Pablo G. Perez-Gonzalez, Swara Ravindranath, Caitlin Rose, Jonathan R. Trump, Weichen Wang Kabul Edildi, Astrofizik Dergi Mektupları.
arXiv: 2210.08658

Austin Üniversitesi’nden diğer ortak yazarlar Stephen Finkelstein, Michaela Bagley ve Maximilian Franco’dur. Diğer kurumlardan düzinelerce ortak yazar Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık, Japonya, İspanya, Fransa, İtalya, Avustralya ve İsrail’den geliyor.

Bu araştırmanın finansmanı kısmen Roland K. Blumberg Astronomi Vakfı, Heising-Simons Vakfı ve NASA tarafından sağlandı. Bu çalışma, bir Amerikan üniversitesindeki en güçlü süper bilgisayar olan Frontera da dahil olmak üzere Texas Center for Advanced Computing’deki kaynaklardan yararlandı.