Космический телескоп Уэбб запечатлел звездные скопления в дуге Cosmic Gems

Дуга Космических Самоцветов, наблюдаемая JWST. Автор: ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Stockholm University) and the Cosmic Spring collaboration.

Работа опубликована в журнале Nature.

Дуга «Космические драгоценные камни» была первоначально обнаружена на изображениях космического телескопа «Хаббл» НАСА/ЕКА, полученных в рамках программы RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) линзирующего скопления галактик SPT-CL J0615-5746.

«Эти галактики считаются основным источником интенсивного излучения, которое реионизировало раннюю Вселенную», — сказала ведущий автор Анжела Адамо из Стокгольмского университета и Центра Оскара Кляйна в Швеции. «Что особенного в дуге «Космические самоцветы», так это то, что благодаря гравитационному линзированию мы можем фактически разрешить галактику до масштабов парсека».

С помощью Уэбба научная группа теперь может видеть, где формируются звезды и как они распределяются, аналогично тому, как космический телескоп Хаббл используется для изучения местных галактик. Взгляд Уэбба предоставляет уникальную возможность изучить звездообразование и внутреннюю работу молодых галактик на таком беспрецедентном расстоянии.

«Невероятная чувствительность и угловое разрешение Уэбба в ближнем инфракрасном диапазоне волн в сочетании с гравитационным линзированием, обеспечиваемым массивным скоплением галактик на переднем плане, сделали возможным это открытие», — объяснил Ларри Брэдли из Научного института космического телескопа и руководитель программы наблюдений Уэбба, которая зафиксировала эти данные.. «Ни один другой телескоп не смог бы сделать это открытие».

«Удивление и изумление были невероятными, когда мы впервые открыли изображения Уэбба», — добавил Адамо. «Мы увидели небольшую цепочку ярких точек, зеркально отраженных с одной стороны на другую — эти космические драгоценности — звездные скопления. Без Уэбба мы бы не знали, что наблюдаем звездные скопления в такой молодой галактике».

В нашем Млечном Пути мы видим древние шаровые скопления звезд, которые связаны гравитацией и существуют уже миллиарды лет. Это старые реликты интенсивного звездообразования в ранней Вселенной, но где и когда образовались эти скопления, не совсем понятно. Обнаружение массивных молодых звездных скоплений в дуге «Космические самоцветы» дает нам прекрасное представление о ранних стадиях процесса, который может продолжаться с образованием шаровых скоплений.

Увеличенное изображение зеркальных звездных скоплений в арке «Космические самоцветы». В центре: отрицательная версия звездных скоплений, где отмечены разные звездные скопления. Справа: звездные скопления «за» гравитационной линзой. Это изображение было рассчитано с помощью компьютерного моделирования. Автор: ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Stockholm University) and the Cosmic Spring collaboration.

Недавно обнаруженные скопления в дуге массивны, плотны и расположены в очень маленькой области своей галактики, но они также дают большую часть ультрафиолетового света, исходящего от родительской галактики. Скопления значительно плотнее близлежащих звездных скоплений. Это открытие поможет ученым лучше понять, как молодые галактики сформировали свои звезды и где образовались шаровые скопления.

Команда отмечает, что это открытие объединяет множество научных областей.

«Эти результаты предоставляют прямое свидетельство того, что протошаровые скопления образовались в слабых галактиках в эпоху реионизации, что способствует нашему пониманию того, как этим галактикам удалось реионизировать Вселенную», — объяснил Адамо.

«Это открытие также накладывает важные ограничения на формирование шаровых скоплений и их первоначальные свойства. Например, высокая плотность звезд, обнаруженная в скоплениях, дает нам первое указание на процессы, происходящие в их недрах, давая новое представление о возможном образование очень массивных звезд и зародышей черных дыр, которые важны для эволюции галактик».

В будущем команда надеется создать образец галактик, для которых можно будет достичь аналогичного разрешения.

Поле галактик на черном фоне космоса. В середине находится скопление десятков желтоватых галактик, образующих скопление галактик на переднем плане. Среди них есть искаженные линейные элементы, которые в основном выглядят как невидимые концентрические круги, огибающие центр изображения. Линейные особенности создаются, когда свет фоновой галактики изгибается и увеличивается за счет гравитационного линзирования. Множество ярких, красных и синих галактик различной формы разбросаны по изображению, создавая впечатление густонаселенности.] Автор: ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Stockholm University) and the Cosmic Spring collaboration

«Я уверен, что в ранней Вселенной есть и другие подобные системы, которые ждут своего открытия, что позволит нам углубить наше понимание ранних галактик», — сказал Эрос Ванцелла из Обсерватории астрофизики и космических наук INAF в Болонье (ОАГ), Италия. один из главных участников работы.

Тем временем команда готовится к дальнейшим наблюдениям и спектроскопии с Уэббом.

«Мы планируем изучить эту галактику с помощью инструментов Уэбба NIRSpec и MIRI в третьем цикле», — добавил Брэдли. «Наблюдения NIRSpec позволят нам подтвердить красное смещение галактики и изучить ультрафиолетовое излучение звездных скоплений, что будет использовано для более детального изучения их физических свойств. Наблюдения MIRI позволят нам изучить свойства ионизированных Спектроскопические наблюдения также позволят нам составить пространственную карту скорости звездообразования».

Больше информации: Angela Adamo et al, Bound star clusters observed in a lensed galaxy 460 Myr after the Big Bang, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07703-7. www.nature.com/articles/s41586-024-07703-7

Источник: European Space Agency