Webb afslører en galakse, der funkler med universets ældste stjernehobe

"At se på de første billeder fra JWST og opdage gamle kuglehobe omkring fjerne galakser var et utroligt øjeblik, et øjeblik, der ikke var muligt med tidligere Hubble Space Telescope-billeddannelse," siger Kartheik G. Iyer, Dunlap Fellow ved Dunlap Institute for Astronomy &Astrofysik ved University of Toronto og medforfatter af undersøgelsen. "Da vi kunne observere gnistrene på tværs af en række bølgelængder, kunne vi modellere dem og bedre forstå deres fysiske egenskaber, som hvor gamle de er, og hvor mange stjerner de indeholder. Vi håber, at den viden, kuglehobe kan observeres på fra så store afstande med JWST vil anspore yderligere videnskab og søgninger efter lignende objekter."

Mælkevejsgalaksen har omkring 150 kuglehobe, og hvordan og hvornår præcist disse tætte klumper af stjerner er dannet, er ikke godt forstået. Astronomer ved, at kuglehobe kan være ekstremt gamle, men det er utroligt udfordrende at måle deres alder. Brug af meget fjerne kuglehobe til at aldersdatere de første stjerner i fjerne galakser er ikke blevet gjort før og er kun muligt med JWST.

"Disse nyligt identificerede hobe blev dannet tæt på første gang, det overhovedet var muligt at danne stjerner," siger Mowla. "Fordi Sparkler-galaksen er meget længere væk end vores egen Mælkevej, er det lettere at bestemme alderen på dens kuglehobe. Vi observerer Sparkler, som den var for ni milliarder år siden, da universet kun var fire-og-en -en halv milliard år gammel, ser på noget, der skete for længe siden. Tænk på det som at gætte en persons alder baseret på deres udseende - det er nemt at kende forskel på en 5- og 10-årig, men svært at sige forskellen mellem en 50- og 55-årig."

Indtil nu kunne astronomer ikke se de omgivende kompakte objekter i Sparkler-galaksen med Hubble Space Telescope (HST). Dette ændrede sig med JWSTs øgede opløsning og følsomhed, og afslørede de små prikker, der omgiver galaksen for første gang i Webbs First Deep Field-billede. Sparkler-galaksen er speciel, fordi den forstørres med en faktor 100 på grund af en effekt, der kaldes gravitationslinser - hvor SMACS 0723-galaksehoben i forgrunden forvrænger det, der er bagved, ligesom et gigantisk forstørrelsesglas. Desuden producerer gravitationslinser tre separate billeder af stjernekasteren, hvilket gør det muligt for astronomer at studere galaksen mere detaljeret.

"Vores undersøgelse af Sparkler fremhæver den enorme kraft i at kombinere JWSTs unikke egenskaber med den naturlige forstørrelse, som gravitationslinser giver," siger CANUCS-teamleder Chris Willott fra National Research Councils Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Centre. "Holdet er begejstret for flere opdagelser, der kommer, når JWST vender blikket mod CANUCS-galaksehobene i næste måned."

Forskerne kombinerede nye data fra JWSTs Near-Infrared Camera (NIRCam) med HST-arkivdata. NIRCam registrerer svage genstande ved hjælp af længere og rødere bølgelængder for at observere forbi, hvad der er synligt for det menneskelige øje og endda HST. Både forstørrelser på grund af linserne fra galaksehoben og den høje opløsning af JWST er det, der gjorde det muligt at observere kompakte objekter.

Det canadisk-fremstillede Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) instrument på JWST gav uafhængig bekræftelse af, at objekterne er gamle kugleklynger, fordi forskerne ikke observerede iltemissionslinjer - emissioner med målbare spektre afgivet af unge klynger, der er aktivt danner stjerner. NIRISS hjalp også med at optrevle geometrien af ​​de tredobbelte linsebilleder af Sparkler.

"JWST's fremstillede i Canada NIRISS-instrument var afgørende for at hjælpe os med at forstå, hvordan de tre billeder af Sparkler og dens kugleformede klynger er forbundet," siger Marcin Sawicki, Canada Research Chair in Astronomy, professor ved Saint Mary's University og studie medforfatter . "At se flere af Sparklers kuglehobe afbilledet tre gange gjorde det klart, at de kredser om Sparkler-galaksen i stedet for blot at være foran den tilfældigt."

JWST vil observere CANUCS-felterne fra oktober 2022 og udnytte JWST-data til at undersøge fem massive klynger af galakser, omkring hvilke forskerne forventer at finde flere sådanne systemer. Fremtidige undersøgelser vil også modellere galaksehoben for at forstå linseeffekten og udføre mere robuste analyser for at forklare stjernedannelseshistorien.

Samarbejdende institutioner omfatter York University og institutioner i USA og Europa. Forskningen blev støttet af Canadian Space Agency og Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada. + Udforsk yderligere

Hubble fanger en stjerneklar scene