Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba obserwuje wczesny Wszechświat, obserwując galaktyki takie jak nasza Droga Mleczna

nowe zdjęcia z[{” 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.

Ta symulacja pokazuje, jak tworzą się gwiezdne pręty (po lewej) i napędzane przez pręty przepływy gazu (po prawej). Pręty gwiezdne odgrywają ważną rolę w ewolucji galaktycznej, kierując gaz do centralnych regionów galaktyki, gdzie jest on szybko przekształcany w nowe gwiazdy, od 10 do 100 razy szybciej niż w pozostałej części galaktyki. Słupki pomagają również pośrednio w tworzeniu się supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk, kierując gazową część drogi. Źródło: Françoise Combes, Obserwatorium Paryskie

Odkrycie poprzeczek w tych wczesnych epokach wstrząsnęło scenariuszami ewolucji galaktyk na kilka sposobów.

„To wczesne wykrycie słupków oznacza, że ​​modele ewolucji galaktyk mają teraz nową ścieżkę przez słupki, aby przyspieszyć produkcję nowych gwiazd we wczesnym wieku” – powiedział Jogee.

Istnienie tych wczesnych słupków stanowi wyzwanie dla modeli teoretycznych, ponieważ muszą one uwzględniać fizykę galaktyczną, aby przewidzieć prawidłową obfitość słupków. W nadchodzących artykułach zespół przetestuje różne modele.

Montaż zdjęć JWST pokazuje sześć przykładów galaktyk z poprzeczką, z których dwie reprezentują najdłuższe skwantyfikowane i scharakteryzowane do tej pory czasy regeneracji. Etykiety w lewym górnym rogu każdej liczby pokazują czas wsteczny każdej galaktyki, który waha się od 8,4 do 11 miliardów lat temu (Gyr), kiedy Wszechświat miał zaledwie 40% do 20% swojego obecnego wieku. Źródło: NASA/CEERS/The University of Texas at Austin

JWST może ujawniać struktury w odległych galaktykach lepiej niż Hubble z dwóch powodów: po pierwsze, jego większe lustro daje mu większą zdolność zbierania światła, pozwalając mu widzieć dalej iz wyższą rozdzielczością. Po drugie, może lepiej widzieć przez pył, ponieważ obserwuje na dłuższych falach podczerwonych niż teleskop Hubble’a.

Studenci studiów licencjackich Eden Wise i Zilei Chen odegrali główną rolę w badaniach, dokonując wizualnego przeglądu setek galaktyk, szukając tych, które wydają się mieć poprzeczki, co pomogło zawęzić listę do kilkudziesięciu, aby inni badacze mogli ją przeanalizować za pomocą bardziej intensywnych obliczeń . Zbliżający się.

Odniesienie: „Pierwsze spojrzenie na z > 1 Paski w pozostałej części ramki bliskiej podczerwieni z wczesnymi obrazami CEERS JWST” Autor: Yuchen Guo, Sharda Joji, Stephen L Finkelstein, Zili Chen, Aiden Weiss, Michaela P Bagley, Guillermo Barrow, Stegen & Witts, Dale D. Kosewski, 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 zaakceptowany, Listy z dziennika astrofizycznego.
ar Xiv: 2210.08658

Inni współautorzy z University of Austin to Stephen Finkelstein, Michaela Bagley i Maximilian Franco. Dziesiątki współautorów z innych instytucji pochodzi ze Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Japonii, Hiszpanii, Francji, Włoch, Australii i Izraela.

Finansowanie tych badań zostało częściowo zapewnione przez Roland K. Blumberg Endowment in Astronomy, Heising-Simons Foundation i NASA. W tej pracy wykorzystano zasoby Texas Center for Advanced Computing, w tym Frontera, najpotężniejszy superkomputer na amerykańskim uniwersytecie.