Naukowcom udało się za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba uchwycić najstarsze gwiazdy we Wszechświecie. Pozwoli to zrozumieć proces ich formowania i początki istnienia wszystkich obiektów w kosmosie.
.Zespół kanadyjskich astronomów, w tym eksperci z Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics na University of Toronto’s Faculty of Arts & Science, wykorzystali teleskop Jamesa Webba do zidentyfikowania, jak do tej pory, najodleglejszych odkrytych gromad kulistych. Są to gęste grupy milionów gwiazd, które mogą być reliktami zawierającymi pierwsze i najstarsze gwiazdy we wszechświecie, jak podaje portal Phys.org.
Wczesna analiza obrazu Pierwszego Głębokiego Pola Webba przedstawia niektóre z najwcześniejszych galaktyk powstałych we Wszechświecie. To odkrycie zapewnia szczegółowe spojrzenie na pierwotną fazę formowania się gwiazd i potwierdza niesamowitą pracę teleskopu.
Teleskop Jamesa Webba został zbudowany, aby znaleźć pierwsze gwiazdy i pierwsze galaktyki, a także by pomóc zrozumieć początki i złożoności wszechświata, w tym powstałe wtedy pierwiastki chemiczne i składowe życia – mówi Lamiya Mowla, badaczka w Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics i główna autorka badania.
Galaktyka Sparkler
.Na szczegółowym obrazie, badacze zaobserwowali to, co nazwali galaktyką Sparkler. Znajduje się ona dziewięć miliardów lat świetlnych od Ziemi. Otrzymała swoją nazwę dzięki obiektom znajdującym się blisko siebie i wyróżniających się jako małe żółto-czerwone kropki wokół niej. Badacze określają je jako „iskierki”. Naukowcy stwierdzili, że te iskierki mogą być albo młodymi gromadami aktywnie tworzącymi gwiazdy, urodzonymi trzy miliardy lat po Wielkim Wybuchu, lub starymi gromadami kulistymi. Gromady kuliste są zbiorami gwiazd z początków istnienia galaktyki i zawierają wskazówki dotyczące jej najwcześniejszych faz formowania się i wzrostu.
Ze wstępnej analizy dwunastu zwartych obiektów badacze ustalili, że pięć z nich to najstarsze poznane dotąd gromady kuliste.
Spojrzenie na pierwsze obrazy z Teleskopu Jamesa Webba i odkrycie starych gromad kulistych wokół odległych galaktyk było niesamowitym momentem. Takim, który nie był możliwy przy wcześniejszym obrazowaniu przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a – mówi Kartheik Iyer, naukowiec w Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics i współautor badania.
Badacze zaobserwowali iskry w całym zakresie długości fal. Mogli je modelować i lepiej zrozumieć ich właściwości fizyczne, dowiadując się np. ile mają lat i ile gwiazd zawierają. Wiedza o tym, że gromady kuliste mogą być obserwowane z tak dużych odległości za pomocą Teleskopu Jamesa Webba będzie bodźcem do dalszej nauki i poszukiwań podobnych obiektów.
Wiadomo, że w galaktyce Drogi Mlecznej znajduje się około 150 gromad kulistych. Jak i kiedy dokładnie powstały te gęste skupiska gwiazd nie jest dobrze rozumiane. Astronomowie wiedzą, że gromady kuliste mogą być bardzo stare, ale pomiar ich wieku jest bardzo trudny. Wykorzystanie bardzo odległych gromad kulistych do wyznaczenia wieku pierwszych gwiazd w odległych galaktykach było wcześniej niewykonalne, ale teraz jest to możliwe dzięki Teleskopowi Jamesa Webba.
Nowo zidentyfikowane gromady powstały w czasie pierwszego momentu, w którym w ogóle możliwe było formowanie się gwiazd. Galaktyka Sparkler jest znacznie dalej niż nasza Droga Mleczna, więc łatwiej jest określić wiek jej gromad kulistych. Obserwując Sparklera to zdaniem naukowców, jak przyglądać się zmianom zachodzącym dziewięć miliardów lat temu, gdy Wszechświat miał około czterech i pół miliarda lat.
Soczewkowanie grawitacyjne
.Astronomowie nie mogli zobaczyć zwartych obiektów otaczających galaktykę Sparkler za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Zmieniło się to wraz ze zwiększoną rozdzielczością i czułością Teleskopu Webb’a. Po raz pierwszy odsłonił on małe kropki otaczające galaktykę na obrazie Głębokiego Pola. Sparkler jest wyjątkową galaktyką, ponieważ jej obraz zniekształca i niejako przybliża efekt zwany soczewkowaniem grawitacyjnym. Z ziemskiego puntu widzenia, gromada galaktyk SMACS 0723 znajdująca się bliżej zmienia widok tego, co znajduje się za nią, podobnie jak szkło powiększające. Do tego efekt ten powoduje to, że naukowcy otrzymują trzy oddzielne obrazy Iskry. Pozwala to astronomom bardziej szczegółowo badać to skupisko gwiazd.
Nasze badania Sparklera podkreślają ogromną moc połączenia unikalnych możliwości Teleskopu Webb’a z naturalnym powiększeniem, jakie daje soczewkowanie grawitacyjne – mówi Chris Willott z National Research Council’s Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Centre.
Naukowcy połączyli nowe dane z Teleskopu Jamesa Webba’a z archiwalnymi, pozyskanymi dzięki Hubble’owi. Webb wykrywa odleglejsze lub mniejsze obiekty, używając dłuższych i bardziej czerwonych długości fal, aby zaobserwować przeszłość tego, co jest widoczne dla ludzkiego oka i Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.
Kanadyjski instrument umieszczony w Teleskopie Webba’a Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph dostarczył niezależnego potwierdzenia, że obiekty są starymi gromadami kulistymi, ponieważ badacze nie zaobserwowali linii emisyjnych tlenu. Młode gromady, aktywnie formujące gwiazdy wydzielają emisję o mierzalnych widmach. NIRISS pomógł również rozwikłać geometrię potrójnie soczewkowanych obrazów Sparklera.
Instrument NIRISS w Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webb’a był kluczowy w pomaganiu nam w zrozumieniu, jak trzy obrazy Sparklera i jego gromad kulistych są połączone. Widząc kilka gromad kulistych zobrazowanych trzykrotnie, stało się jasne, że orbitują one wokół galaktyki Sparklera, a nie znajdują się przed nią przez przypadek – mówi Marcin Sawicki, profesor na Saint. Mary’s University i współautor badania.
Astronomowie spodziewają się znaleźć więcej takich układów. Przyszłe badania będą również dotyczyć modelowania gromad galaktyk, aby zrozumieć efekt soczewkowania grawitacyjnego i przeprowadzić dokładniejsze analizy, w celu wyjaśnienia tego jak formują się gwiazdy.
Oprac. Emil Gołoś
