Met behulp van de James Webb Space Telescope (JWST) hebben astronomen sterrenhopen ontdekt in de boog van ‘kosmische edelstenen’ die slechts 460 miljoen jaar na de oerknal bestonden. Dit vertegenwoordigt de eerste ontdekking van sterrenhopen in een nieuw sterrenstelsel, zoals het geval was toen het 13,8 miljard jaar oude universum minder dan 500 miljoen jaar oud was.
De Cosmic Gem Arc, aanvankelijk ontdekt door de Hubble-ruimtetelescoop en officieel SPT0615-JD1 genoemd, is een door zwaartekracht lens gevormd babystelsel op ongeveer 13,3 miljard lichtjaar van de aarde. Dit betekent dat het licht van dit sterrenstelsel, gezien door de James Webb Ruimtetelescoop, ongeveer 97% van de levensduur van het universum naar de aarde reist.
Het internationale team van astronomen achter de ontdekking heeft vijf massieve jonge sterrenhopen gevonden in de boog van kosmische edelstenen. Deze clusters bestonden in een periode waarin jonge sterrenstelsels intense uitbarstingen van stervorming ondergingen en enorme hoeveelheden ultraviolet licht uitzonden. Deze straling kan verantwoordelijk zijn voor het in gang zetten van een van de twee belangrijkste fasen in de evolutie van het universum: het tijdperk van kosmische reionisatie.
Het bestuderen van deze vijf sterrenhopen kan astronomen veel leren over deze vroege periode in het universum.
Verwant: James Webb Space Telescope bespioneert nooit eerder gezien stellair gedrag in een verre nevel (video, foto)
“Het was een ongelooflijke verrassing en verbijstering toen we de JWST-beelden voor de eerste keer openden”, zegt teamleider Angela Adamo van de Universiteit van Stockholm en het Oscar Klein Centrum in Zweden. Dat zei hij in een verklaring. “We zagen een kleine reeks heldere stippen die van links naar rechts reflecteerden – deze kosmische edelstenen zijn sterrenhopen! Zonder de James Webb-ruimtetelescoop hadden we niet geweten dat we naar sterrenhopen in zo’n jong sterrenstelsel keken!”
De nieuw ontdekte sterrenhopen in de Kosmische Edelsteenboog zijn opmerkelijk vanwege hun massieve en dichte aard. De dichtheid van de vijf sterrenhopen is veel groter dan de dichtheid van de nabijgelegen sterrenhopen.
Een helpende hand van Einstein
Het tijdperk van reïonisatie is erg belangrijk omdat het de fase was waarin de eerste lichtbronnen in het universum – vroege sterrenstelsels, sterren en superzware quasars aangedreven door zwarte gaten – de energie leverden die elektronen splitste van de neutrale waterstof die het universum vulde. .
De nieuw ontdekte sterrenhopen bevinden zich in een heel klein deel van de Melkweg, maar zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van het ultraviolette licht dat uit dat sterrenstelsel komt. Dit betekent dat clusters als deze mogelijk de voornaamste aanjager van reionisatie zijn geweest.
Door reionisatie te bestuderen kunnen wetenschappers meer te weten komen over de processen die grootschalige structuren in het universum vormen. Dit zou kunnen onthullen hoe de opmerkelijk soepele verdeling van materie tijdens vroege kosmische tijdperken plaats maakte voor het zeer georganiseerde universum van sterrenstelsels (en clusters van sterrenstelsels) dat astronomen in latere kosmische tijdperken zien.
Meer specifiek kunnen deze vijf vroege sterrenhopen verklaren waar sterren ontstonden en hoe ze werden verspreid tijdens de schepping van het universum. Het onderzoeksteam zegt dat dit een unieke kans biedt om stervorming en de interne werking van opkomende sterrenstelsels op een ongekende afstand te bestuderen.
“De ongelooflijke gevoeligheid en hoekresolutie van de James Webb Ruimtetelescoop bij nabij-infrarode golflengten, gecombineerd met de zwaartekrachtlenzen van de massieve cluster van sterrenstelsels op de voorgrond, maakten het mogelijk dit te detecteren”, zegt Larry Bradley, hoofdonderzoeker van het waarnemingsprogramma dat veroverde de gegevens, zei in de verklaring Deze ontdekking. . “Geen enkele andere telescoop kan deze ontdekking doen.”
Om deze verre objecten te zien zoals ze er in het vroege heelal uitzagen, gebruikt de James Webb Ruimtetelescoop een principe uit Einsteins zwaartekrachttheorie uit 1915: de algemene relativiteitstheorie.
De algemene relativiteitstheorie suggereert dat objecten met massa het weefsel van ruimte en tijd vervormen, die worden gecombineerd als een vierdimensionale entiteit die ‘ruimte-tijd’ wordt genoemd. Hoe groter de massa van een object, hoe groter de vervorming van de ruimte-tijd die het veroorzaakt.
Wanneer licht van achtergrondbronnen door deze draaiing gaat, wordt het pad gebogen. Hoe dichter het licht bij het kromme object is, hoe krommer het pad wordt. Als gevolg hiervan kan licht van een enkel object een waarnemer, zoals de James Webb Space Telescope, meer dan één keer en op verschillende tijdstippen bereiken.
Dit betekent dat lichtbronnen op meerdere plaatsen in hetzelfde beeld kunnen verschijnen, hun posities naar voor de hand liggende posities kunnen verplaatsen of, nog nuttiger, hun licht kunnen versterken. Dit laatste fenomeen wordt “zwaartekrachtlensing” genoemd, waarbij het object tussen een ver achtergrondobject en de aarde het “lensobject” wordt genoemd.
In dit geval is het gelenste object een cluster van gelensde sterrenstelsels genaamd SPT-CL J0615−5746, en zijn de achtergrondobjecten de kosmische edelstenen en hun sterclusters en twee verre gelensde sterrenstelsels.
“Het bijzondere aan de Cosmic Jewel Arc is dat we dankzij zwaartekrachtlenzen het sterrenstelsel tot op parsec-schaal kunnen ontleden!” zei Adamo.
Hoe passen bolvormige sterrenhopen in elkaar?
Een veelbelovend vervolgonderzoek dat is voortgekomen uit de waarnemingen van vroege sterrenhopen met de James Webb Ruimtetelescoop betreft de manier waarop de rangschikkingen van sterren, die ‘bolvormige sterrenhopen’ worden genoemd, worden gevormd. Zoals we in ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg, zien, zijn bolvormige sterrenhopen oude overblijfselen van intense uitbarstingen van stervorming in het vroege heelal.
Wetenschappers weten niet helemaal zeker hoe deze dicht opeengepakte, door zwaartekracht gebonden bolvormige sterrenhopen bij elkaar komen, maar het kan veelzeggend zijn dat de massieve, dichte jonge sterrenhopen in de kosmische edelsteenboog de vroege stadia zijn van de vorming van bolvormige sterrenhopen. Dit betekent dat ze een ongelooflijk nuttig venster kunnen bieden op de vroege stadia van de geboorte van bolvormige sterrenhopen.
Deze vijfsterrenclusters kunnen ook andere aspecten van de kosmische evolutie helpen begrijpen.
“De hoge sterdichtheden die in de clusters worden aangetroffen, geven ons de eerste indicatie van de processen die daarin plaatsvinden, en geven nieuwe inzichten in de mogelijke vorming van zeer massieve sterren en de zaden van zwarte gaten, die beide belangrijk zijn voor de evolutie van sterrenstelsels. .” Hij zei.
De studie van de Cosmic Jewel Arc zal worden voortgezet, waarbij het team achter dit onderzoek al van plan is dit vroege sterrenstelsel te observeren met behulp van JWST’s Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec) en Mid-Infrared Instrument (MIRI) instrumenten tijdens de derde cyclus van de $10-operaties van de ruimtetelescoop. Miljarden dollars. .
“NIRSpec-waarnemingen zullen ons in staat stellen de roodverschuiving van het sterrenstelsel te bevestigen en de ultraviolette emissie van de sterrenhopen te bestuderen, die zal worden gebruikt om hun fysieke eigenschappen in meer detail te bestuderen,” zei Bradley. “Met MIRI-waarnemingen kunnen we de eigenschappen van geïoniseerd gas bestuderen.”
Deze spectroscopische waarnemingen zouden moeten onthullen hoe intens stervorming plaatsvindt in de actieve locaties van dit jonge sterrenstelsel.
De astronomen achter deze studie zijn nu ook van plan andere sterrenstelsels te bestuderen, op zoek naar sterrenhopen die vergelijkbaar zijn met deze vijf.
‘Ik ben ervan overtuigd dat er nog meer van dit soort systemen wachten om ontdekt te worden in het vroege heelal, waardoor we ons begrip van vroege sterrenstelsels kunnen vergroten’, zegt teamlid Eros Vanzella van het National Institute for Astrophysics (INAF).
Het onderzoek van het team werd maandag (24 juni) gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/25594197/Genki_TurboCharger_Hero.jpg)
More Stories
Wanneer zullen de astronauten lanceren?
Volgens fossielen werd een prehistorische zeekoe opgegeten door een krokodil en een haai
De Federal Aviation Administration schort vluchten van SpaceX op nadat een vlammende raket tijdens de landing neerstort