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Lunedi, February 6, 2023

Il telescopio spaziale James Webb rivela gli ammassi stellari più antichi dell'Universo

DISCLAIMER: Le informazioni e le opinioni riprodotte negli articoli sono quelle di chi le dichiara ed è sotto la propria responsabilità. La pubblicazione su The European Times non significa automaticamente avallo del punto di vista, ma il diritto di esprimerlo.

Migliaia di galassie inondano questa immagine ad alta risoluzione nel vicino infrarosso dell'ammasso di galassie SMACS 0723. Crediti: NASA, ESA, CSA, STScI


Un team di astronomi ha utilizzato il James Webb Telescope (JWST) per identificare il più distante ammassi globulari mai scoperto. Questi densi gruppi di milioni di stelle potrebbero essere reliquie contenenti le prime e più antiche stelle dell'universo.

La prima analisi dell'immagine First Deep Field di Webb, che raffigura alcune delle prime galassie dell'universo, è stata pubblicata di recente su I Astrophysical Journal Letters. Il lavoro è stato condotto da un team di astronomi canadesi, tra cui esperti del Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics presso la Faculty of Arts & Science dell'Università di Toronto.


"JWST è stato costruito per trovare le prime stelle e le prime galassie e per aiutarci a comprendere le origini della complessità nell'universo, come gli elementi chimici e i mattoni della vita", afferma Lamiya Mowla, ricercatrice post-dottorato presso il Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics e co-autore principale dello studio, condotto dal team canadese NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS).

"Questa scoperta nel primo campo profondo di Webb sta già fornendo uno sguardo dettagliato alla prima fase della formazione stellare, confermando l'incredibile potenza di JWST".

I ricercatori hanno studiato la galassia Sparkler situata nel First Deep Field di Webb e hanno utilizzato il JWST per determinare che cinque degli oggetti scintillanti attorno ad essa sono ammassi globulari. Crediti: Immagine via Canadian Space Agency con immagini di NASA, ESA, CSA, STScI; Mowla, Iyer et al. 2022


Nell'immagine finemente dettagliata del primo campo profondo di Webb, gli astronomi si sono rapidamente concentrati su quella che hanno soprannominato "la galassia Sparkler". Situata a nove miliardi di anni luce di distanza, questa galassia ha preso il nome dagli oggetti compatti che appaiono come piccoli punti giallo-rossi che la circondano, indicati dai ricercatori come "scintille". Il team di ricerca ha stabilito che queste scintille potrebbero essere giovani ammassi che formano attivamente stelle, nati tre miliardi di anni dopo

Big Bang
Il Big Bang è il principale modello cosmologico che spiega come l'universo così come lo conosciamo abbia avuto inizio circa 13.8 miliardi di anni fa.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Big Bang al culmine della formazione stellare – o vecchi ammassi globulari. Gli ammassi globulari sono antiche raccolte di stelle dell'infanzia di una galassia e contengono indizi sulle sue prime fasi di formazione e crescita.

Da un'analisi iniziale di 12 di questi oggetti compatti, il team di ricercatori ha stabilito che cinque di essi non sono solo ammassi globulari, ma tra i più antichi conosciuti.

“Guardare le prime immagini del JWST e scoprire vecchi ammassi globulari intorno a galassie lontane è stato un momento incredibile, impossibile con i precedenti

Telescopio spaziale Hubble
Il telescopio spaziale Hubble (spesso indicato come Hubble o HST) è uno dei Grandi Osservatori della NASA ed è stato lanciato nell'orbita terrestre bassa nel 1990. È uno dei telescopi spaziali più grandi e versatili in uso e presenta uno specchio di 2.4 metri e quattro strumenti principali che osservano nelle regioni dell'ultravioletto, del visibile e del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico. Prende il nome dall'astronomo Edwin Hubble.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Hubble Space Telescope imaging”, afferma Kartheik G. Iyer, un ricercatore post-dottorato presso il Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics e co-autore principale dello studio.

“Poiché potremmo osservare le scintille su una gamma di lunghezze d'onda, potremmo modellarle e comprendere meglio le loro proprietà fisiche, come quanti anni hanno e quante stelle contengono. Speriamo che la conoscenza che gli ammassi globulari possono essere osservati da distanze così grandi con JWST stimoli ulteriormente la scienza e la ricerca di oggetti simili».


La lente gravitazionale viene utilizzata dagli astronomi per studiare galassie molto distanti e molto deboli. Credito: NASA, ESA e L. Calçada

Il

via Lattea
La Via Lattea è la galassia che contiene il nostro Sistema Solare e prende il nome dal suo aspetto dalla Terra. È una galassia a spirale barrata che contiene circa 100-400 miliardi di stelle e ha un diametro compreso tra 150,000 e 200,000 anni luce.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Si sa che la galassia della Via Lattea ha circa 150 ammassi globulari, ma come e quando esattamente questi densi ammassi di stelle formati non è ben compreso. Gli astronomi sanno che gli ammassi globulari possono essere estremamente antichi, ma è incredibilmente difficile misurarne l'età. L'uso di ammassi globulari molto distanti per datare l'età delle prime stelle in galassie lontane non è mai stato fatto prima ed è possibile solo con JWST.

"Questi ammassi appena identificati si sono formati vicino alla prima volta che è stato persino possibile formare stelle", afferma Mowla. “Poiché la galassia Sparkler è molto più lontana della nostra Via Lattea, è più facile determinare l'età dei suoi ammassi globulari. Stiamo osservando lo Sparkler com'era nove miliardi di anni fa, quando l'universo aveva solo quattro miliardi e mezzo di anni, osservando qualcosa che è accaduto molto tempo fa. Pensalo come indovinare l'età di una persona in base al suo aspetto: è facile distinguere tra un bambino di 10 e 50 anni, ma è difficile distinguere tra un bambino di 55 e XNUMX anni".

Fino ad ora, gli astronomi non potevano vedere gli oggetti compatti circostanti della galassia Sparkler con il telescopio spaziale Hubble. Ciò è cambiato con la maggiore risoluzione e sensibilità di JWST, svelando per la prima volta i minuscoli punti che circondano la galassia nell'immagine del primo campo profondo di Webb. La galassia Sparkler è speciale perché è ingrandita di un fattore 100 a causa di un effetto chiamato lente gravitazionale, in cui l'ammasso di galassie SMACS 0723 in primo piano distorce ciò che c'è dietro, proprio come una gigantesca lente d'ingrandimento. Inoltre, la lente gravitazionale produce tre immagini separate dello Sparkler, consentendo agli astronomi di studiare la galassia in maggior dettaglio.

Da sinistra: Kartheik Iyer, Vince Estrada-Carpenter, Guillaume Desperez, Lamiya Mowla, Marcin Sawicki, Victoria Strait, Gabe Brammer e Kate Gould (sullo schermo del laptop), Ghassan Sarrouh, Chris Willott, Bob Abraham, Gael Noirot, Yoshi Asada, Nick Martis, Crediti: foto per gentile concessione di Lamiya Mowla e Kartheik Iyer

"Il nostro studio dello Sparkler mette in evidenza l'enorme potenza nel combinare le capacità uniche di JWST con l'ingrandimento naturale offerto dalle lenti gravitazionali", afferma Chris Willott, responsabile del team CANUCS dell'Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Center del National Research Council. "Il team è entusiasta di ulteriori scoperte in arrivo quando JWST rivolgerà gli occhi agli ammassi di galassie CANUCS il prossimo mese".

I ricercatori hanno combinato nuovi dati della Near-Infrared Camera (NIRCam) di JWST con i dati di archivio del telescopio Hubble Scape. NIRCam rileva oggetti deboli utilizzando lunghezze d'onda più lunghe e più rosse per osservare oltre ciò che è visibile all'occhio umano e persino al telescopio spaziale Hubble. Entrambi gli ingrandimenti dovuti al lensing dell'ammasso di galassie e l'alta risoluzione di JWST sono ciò che ha reso possibile l'osservazione di oggetti compatti.

Lo strumento NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) di fabbricazione canadese sul JWST ha fornito una conferma indipendente che gli oggetti sono vecchi ammassi globulari perché i ricercatori non hanno osservato le linee di emissione dell'ossigeno - emissioni con spettri misurabili emesse da giovani ammassi che sono attivamente formando stelle. NIRISS ha anche contribuito a svelare la geometria delle immagini a tripla lente dello Sparkler.



"Lo strumento NIRISS made in Canada di JWST è stato fondamentale per aiutarci a capire come sono collegate le tre immagini dello Sparkler e dei suoi ammassi globulari", afferma Marcin Sawicki, professore al Saint. Mary's University, Canada Research Chair in Astronomy e coautore dello studio. "Vedere diversi ammassi globulari dello Sparkler fotografati tre volte ha chiarito che stanno orbitando attorno alla galassia Sparkler piuttosto che trovarsi semplicemente di fronte ad essa per caso".

JWST osserverà i campi CANUCS a partire dall'ottobre 2022, sfruttando i suoi dati per esaminare cinque massicci ammassi di galassie, attorno ai quali i ricercatori si aspettano di trovare altri sistemi simili. Studi futuri modelleranno anche l'ammasso di galassie per comprendere l'effetto di lente ed eseguire analisi più robuste per spiegare le storie di formazione stellare.

Riferimento: "The Sparkler: Evolved High-redshift Globular Cluster Candidates Captured by JWST" di Lamiya Mowla, Kartheik G. Iyer, Guillaume Desprez, Vicente Estrada-Carpenter, Nicholas S. Martis, Gaël Noirot, Ghassan T. Sarrouh, Victoria Strait, Yoshihisa Asada, Roberto G. Abraham, Gabriel Brammer, Marcin Sawicki, Chris J. Willott, Marusa Bradac, René Doyon, Adam Muzzin, Camilla Pacifici, Swara Ravindranath e Johannes Zabl, 29 settembre 2022, I Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac90ca

Le istituzioni che collaborano includono la York University e le istituzioni negli Stati Uniti e Europa. La ricerca è stata supportata dalla Canadian Space Agency e dal Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.



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