Nieuwe JWST-waarnemingen onthullen een mysterieus oud sterrenstelsel

Ons begrip van de vorming van sterrenstelsels en de aard van donkere materie zou op zijn kop kunnen worden gezet na nieuwe waarnemingen van sterrenhopen groter dan de Melkweg van meer dan 11 miljard jaar geleden, die niet hadden mogen bestaan.

papier gepubliceerd vandaag in natuur Details van resultaten met behulp van nieuwe gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST). Uit de resultaten blijkt dat een enorm sterrenstelsel in het vroege heelal – 11,5 miljard jaar geleden waargenomen (kosmologische roodverschuiving van 3,2) – een zeer oude populatie sterren heeft die veel eerder is gevormd – 1,5 miljard jaar eerder in de tijd (roodverschuiving van ongeveer 11). Deze waarneming zet de huidige modellering op zijn kop, omdat er niet genoeg donkere materie zich in voldoende concentraties ophoopt om zich te vormen.

Professor Karl Glazebrook van de Swinburne University of Technology leidde de studie en het internationale team, dat de James Webb Space Telescope gebruikte om spectroscopische waarnemingen te doen van dit enorme, stille sterrenstelsel.

“We waren al zeven jaar op zoek naar dit specifieke sterrenstelsel en hebben het urenlang geobserveerd met de twee grootste telescopen op aarde om de leeftijd ervan te achterhalen. Maar het was zo rood en zo zwak dat we het niet konden meten. Uiteindelijk moesten we het doen.” ga van de aarde af en gebruik de James Webb-ruimtetelescoop om zijn aard te bevestigen.

De vorming van sterrenstelsels is een fundamenteel model dat wordt ondersteund door de moderne astrofysica en dat een sterke afname van het aantal massieve sterrenstelsels in vroege kosmische tijdperken voorspelt. Extreem massieve, stille sterrenstelsels zijn nu waargenomen tussen één en twee miljard jaar na de oerknal, wat eerdere theoretische modellen uitdaagt.

De vooraanstaande professor Glazebrook heeft samengewerkt met vooraanstaande onderzoekers over de hele wereld, waaronder dr. Themiya Nanayakkara, dr. Lalitwadi Kawinwanichakij, dr. Colin Jacobs, dr. Harry Chittenden, universitair hoofddocent Glenn G Kacprzak en universitair hoofddocent Ivo Lappé van het Swinburne Center for Astrophysics and Supercomputing. .

“Dit is echt een teamprestatie geweest, van de infrarode hemelonderzoeken die we in 2010 begonnen en die leidden tot de identificatie van dit sterrenstelsel als ongebruikelijk, tot onze lange uren op Keck en de Very Large Telescope, waar we probeerden, maar faalden, om dit sterrenstelsel te bevestigen. it.” , tot uiteindelijk vorig jaar, toen we enorm veel moeite deden om uit te zoeken hoe we de gegevens van de James Webb Space Telescope moesten verwerken en dit spectrum konden analyseren.”

‘We gaan nu verder dan wat mogelijk is geweest om de oudste vreedzame megamonsters in de diepten van het universum te bevestigen’, zegt dr. Themiya Nanayakkara, die leiding gaf aan de spectroscopische analyse van de gegevens van de James Webb Space Telescope. ‘Dit verlegt de grenzen. van ons huidige begrip van hoe dit is gebeurd.” ‘Sterrenstelsels ontstaan ​​en evolueren. De hamvraag is nu hoe ze zo vroeg in het heelal zo snel zijn ontstaan, en welke mysterieuze mechanismen ervoor zorgen dat ze niet plotseling sterren kunnen vormen, terwijl de rest van het heelal dat doet.’

Universitair hoofddocent Claudia Lagos van het International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) van de University of Western Australia was van cruciaal belang bij het ontwikkelen van theoretische modellen van de evolutie van de concentraties van donkere materie voor het onderzoek.

‘De vorming van sterrenstelsels wordt grotendeels bepaald door de concentratie van donkere materie’, zegt ze. “De aanwezigheid van deze extreem zware sterrenstelsels zo vroeg in het universum vormt een grote uitdaging voor ons standaardmodel van de kosmologie. Dit komt omdat we niet geloven dat de massieve donkere materiestructuren die deze massieve sterrenstelsels huisvesten nog geen tijd hebben gehad om zich te vormen. Meer Waarnemingen zijn nodig om de omvang van “de prevalentie van deze sterrenstelsels te begrijpen en om ons te helpen begrijpen hoe groot deze sterrenstelsels werkelijk zijn.”

Glazebrook hoopt dat dit een nieuwe opening zal markeren in ons begrip van de fysica van donkere materie, en zegt: ‘De James Webb-ruimtetelescoop heeft steeds meer bewijs gevonden voor massieve, vroegvormende sterrenstelsels. Dit resultaat vestigt een nieuw record voor dit fenomeen. is heel opvallend.”. “Het is maar één object. Maar we hopen er meer te vinden, en als we dat doen, zal het onze ideeën over de vorming van sterrenstelsels op zijn kop zetten.”