A James Webb űrteleszkóp a korai univerzumba néz, és olyan galaxisokat lát, mint a saját Tejútrendszerünk

új fotók innen[{” 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.

Ez a szimuláció megmutatja, hogyan alakulnak ki a csillagrudak (balra) és a rúd által hajtott gázáramok (jobbra). A csillagrudak fontos szerepet játszanak a galaktikus evolúcióban azáltal, hogy gázt vezetnek a galaxis központi területeibe, ahol gyorsan átalakulnak új csillagokká, 10-100-szor gyorsabban, mint a galaxis többi részén. A rudak közvetve elősegítik a szupermasszív fekete lyukak kialakulását a galaxisok központjaiban azáltal, hogy irányítják az út gáznemű részét. Köszönetnyilvánítás: Françoise Combes, Párizsi Obszervatórium

A rudak felfedezése ezekben a korai korokban több szempontból is megrázta a galaxisfejlődés forgatókönyvét.

„A rudak korai felismerése azt jelenti, hogy a galaxisfejlődés modelljei most új utat kapnak a rudak között, hogy felgyorsítsák az új csillagok korai életkorban történő keletkezését” – mondta Jogee.

És ezeknek a korai rudaknak a létezése kihívást jelent az elméleti modellek számára, mert a galaktikus fizikára kell korrigálniuk, hogy megjósolhassák a rudak megfelelő mennyiségét. A csapat különböző modelleket tesztel majd soron következő dokumentumaiban.

A JWST-képek montázsa hat példát mutat be korlátos galaxisokra, amelyek közül kettő jelenti az eddigi legmagasabb számszerűsített és jellemezhető helyreállítási időt. Az egyes számok bal felső sarkában található címkék az egyes galaxisok retrográd idejét mutatják, amely 8,4 és 11 milliárd évvel ezelőtti (Gyr) között van, amikor az univerzum jelenlegi korának csupán 40-20%-a volt. Köszönetnyilvánítás: NASA/CEERS/The University of Texas at Austin

A JWST két okból is jobban képes feltárni a távoli galaxisok szerkezeteit, mint a Hubble: Először is, a nagyobb tükre nagyobb fénygyűjtő képességet ad neki, így messzebbre és nagyobb felbontással lát. Másodszor, jobban átlát a poron, mert hosszabb infravörös hullámhosszon észlel, mint a Hubble-teleszkóp.

Az egyetemisták, Eden Wise és Zilei Chen jelentős szerepet játszottak a kutatásban, hiszen több száz galaxist vizsgáltak meg vizuálisan, és olyanokat kerestek, amelyeken úgy tűnt, hogy rudak voltak, ami segített néhány tucatnyira leszűkíteni a listát, hogy más kutatók intenzívebb számításokkal elemezhessék. . Közeledik.

Hivatkozás: „Első pillantás a z > 1 sávra a közeli infravörös keret többi részében a JWST korai CEERS képeivel” Szerző: 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 elfogadva, Astrophysical Journal Letters.
arXiv: 2210.08658

További társszerzők az Austini Egyetemről Stephen Finkelstein, Michaela Bagley és Maximilian Franco. Több tucat társszerző más intézményekből származik az Egyesült Államokból, az Egyesült Királyságból, Japánból, Spanyolországból, Franciaországból, Olaszországból, Ausztráliából és Izraelből.

Ennek a kutatásnak a finanszírozását részben a Roland K. Blumberg Csillagászati ​​Alapítvány, a Heising-Simons Alapítvány és a NASA biztosította. Ez a munka a Texas Center for Advanced Computing erőforrásaira támaszkodott, köztük a Frontera, egy amerikai egyetem legerősebb szuperszámítógépére.