Zapierające dech w piersiach wczesne etapy formowania się gwiazd uchwycone przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba

Dzięki zdolności Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do przebicia zasłony obłoku pyłu i gazu, badacze po raz pierwszy mogą zajrzeć do wnętrza odległych galaktyk spiralnych, aby zobaczyć, jak powstały gwiazdy i jak zmieniają się one w czasie. Źródło: Nauka: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab), Przetwarzanie obrazu: Joseph DePasquale (STScI)

Możliwości Kosmicznego Teleskopu Webba w zakresie średniej podczerwieni pozwoliły naukowcom patrzeć poza obłoki gazu i pyłu, aby obserwować szczegóły wcześniej przesłonięte w odległych galaktykach.

Dzięki potężnym możliwościom Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, zespół naukowców był w stanie po raz pierwszy zobaczyć w ich wnętrzu odległe galaktyki spiralne, aby zbadać, jak powstają i jak zmieniają się w czasie.

„Badamy 19 najbliższych izotopów naszej galaktyki. W naszej własnej galaktyce nie możemy dokonać wielu z tych odkryć, ponieważ utknęliśmy w jej wnętrzu” – mówi Eric Rosulowski, profesor na Wydziale Fizyki i Fizyki Uniwersytetu Alberty współautor niedawnej pracy — opublikowanej w r the[{” attribute=””>Astrophysical Journal Letters — analyzing data from the James Webb telescope.

Unlike previous observation tools, the telescope’s mid-infrared instrument can penetrate dust and gas clouds to provide critical information about how stars are forming in these galaxies, and consequently, how they are evolving.

“This is light that is longer wavelength and represents cooler objects than the light we see with our eyes,” says Rosolowsky.

“The infrared light is really key to tracing the cold and distant universe.”

James Webb Space Telescope artist concept. Credit: NASA

So far, the telescope has captured data from 15 of the 19 galaxies. Rosolowsky and Hamid Hassani, a PhD student and lead author on the paper, examined the infrared light emitted from dust grains at different wavelengths to help categorize what they were seeing, such as whether an image showcased regular stars, massive star-forming complexes or background galaxies.

“At 21 micrometers [the infrared wavelength used for the images collected]„Jeśli spojrzysz na galaktykę, zobaczysz, że wszystkie ziarna pyłu są ogrzewane przez światło gwiazd” – wyjaśnia Hassani.

Na podstawie zebranych zdjęć byli w stanie określić wiek gwiazd. Odkryli, że obserwują młode gwiazdy, które „eksplodują”.[ed] na scenie praktycznie natychmiast, znacznie szybciej niż wielu modelek by się spodziewało” – mówi Rosulowski.

Wiek tych [stellar] Populacja jest bardzo młoda. Dopiero zaczynają wytwarzać nowe gwiazdy i są bardzo aktywne w formowaniu gwiazd.

Webb ma dwie strony, podzielone osłoną przeciwsłoneczną: gorącą stronę skierowaną w stronę Słońca i Ziemi oraz zimną stronę skierowaną w przestrzeń z dala od Słońca i Ziemi. Panele słoneczne, antena komunikacyjna, system nawigacji i systemy elektroniczne znajdują się po gorącej stronie skierowanej w stronę Słońca i Ziemi. Lustra i instrumenty naukowe, które są bardzo wrażliwe na promieniowanie podczerwone, znajdują się po chłodnej stronie, gdzie są chronione osłoną przeciwsłoneczną. Źródło: STScI

Naukowcy odkryli również ścisły związek między masą gwiazd w regionie a ich jasnością. „Okazało się, że to świetny sposób na znajdowanie gwiazd o dużej masie” – mówi Rosulowski.

Rosolowsky nazywa gwiazdy o dużej masie „gwiazdami rocka”, ponieważ „żyją szybko, umierają młodo i kształtują otaczającą ich galaktykę”. Wyjaśnia, że ​​podczas formowania uwalniają ogromne ilości wiatru słonecznego i pęcherzyków gazu, co zatrzymuje powstawanie gwiazd w tym konkretnym regionie, jednocześnie przesuwając galaktykę i wyzwalając powstawanie gwiazd w innych regionach.

„Odkryliśmy, że jest to naprawdę klucz do długoterminowego życia galaktyki, ten rodzaj lotnej piany, ponieważ powstrzymuje galaktykę przed zbyt szybkim zużyciem paliwa” – mówi Rosulowski.

Hassani dodaje, że jest to złożony proces, w którym każda nowa formacja gwiazd odgrywa większą rolę w tym, jak galaktyka zmienia się w czasie.

„Jeśli masz formowanie się gwiazd, ta galaktyka jest nadal aktywna. Masz dużo pyłu i gazu oraz wszystkie te emisje z galaktyki, które pobudzają następną generację formowania się masywnych gwiazd i utrzymują galaktykę przy życiu.”

Im więcej obrazów naukowcy udokumentują te procesy, tym lepiej będą mogli wywnioskować, co dzieje się w odległych galaktykach podobnych do naszej. Zamiast patrzeć dogłębnie tylko na jedną galaktykę, Rosulowski i Hassani chcą stworzyć coś, co Rosulowski nazywa „atlasem galaktyk”, robiąc zdjęcia przy użyciu jak największej liczby metod.

„Łącząc wszystkie te dane razem, tworząc ten wspaniały atlas, będziemy w stanie nakreślić, co odróżnia pojedynczą galaktykę od cech jednoczących, które składają się na galaktyki jako całość” – mówi Rosulowski.

Odniesienie: „PHANGS-JWST First Results: 21 μM Compact Population Source” autorstwa Hamida Hassaniego, Erica Rosolosky’ego, Adama K. , Melanie Schiffans, Daniel A. Dale, Oleg F. Egorov, Eric Emsselm, Christopher M. Weissey, Kathryn Gracha, Jaeun Kim, Ralph S. Karen M. Sandstrom, Eva Schinerer, David A. Thelker, Elizabeth J. Watkins, Bradley C. Whitmore i Thomas G. Williams, 16 lutego 2023 r., dostępne tutaj Listy z dziennika astrofizycznego.
DOI: 10.3847/2041-8213/aca8ab

Ich artykuł był jednym z 21 artykułów na temat wstępnych ustaleń fizyki w wysokiej rozdzielczości kątowej w ramach Nearby Galaxies Collaboration (PHANGS), opublikowanych w specjalnym numerze skupiającym się na Listy z dziennika astrofizycznego.