Atemberaubende frühe Stadien der Sternentstehung, aufgenommen vom James Webb Space Telescope

Die Mittelinfrarot-Fähigkeiten des Webb-Weltraumteleskops haben es Wissenschaftlern ermöglicht, an Gas- und Staubwolken vorbeizublicken, um Details zu beobachten, die zuvor in fernen Galaxien verdeckt waren.

Dank der leistungsstarken Fähigkeiten des James-Webb-Weltraumteleskops konnte ein Forscherteam zum ersten Mal die fernen Spiralgalaxien in ihrem Inneren sehen, um zu untersuchen, wie sie entstehen und wie sie sich im Laufe der Zeit verändern.

„Wir untersuchen 19 der nächstgelegenen Isotope unserer Galaxie. In unserer eigenen Galaxie können wir viele dieser Entdeckungen nicht machen, weil wir in ihr festsitzen“, sagt Eric Rosulowski, Professor am Department of Physics and der University of Alberta Co-Autor eines kürzlich erschienenen Artikels – veröffentlicht in Die[{“ attribute=““>Astrophysical Journal Letters — analyzing data from the James Webb telescope.

Unlike previous observation tools, the telescope’s mid-infrared instrument can penetrate dust and gas clouds to provide critical information about how stars are forming in these galaxies, and consequently, how they are evolving.

“This is light that is longer wavelength and represents cooler objects than the light we see with our eyes,” says Rosolowsky.

“The infrared light is really key to tracing the cold and distant universe.”

James Webb Space Telescope artist concept. Credit: NASA

So far, the telescope has captured data from 15 of the 19 galaxies. Rosolowsky and Hamid Hassani, a PhD student and lead author on the paper, examined the infrared light emitted from dust grains at different wavelengths to help categorize what they were seeing, such as whether an image showcased regular stars, massive star-forming complexes or background galaxies.

“At 21 micrometers [the infrared wavelength used for the images collected]„Wenn Sie sich eine Galaxie ansehen, sehen Sie, wie alle Staubkörner vom Sternenlicht erhitzt werden“, erklärt Hassani.

Aus den gesammelten Bildern konnten sie das Alter der Sterne bestimmen. Sie entdeckten, dass sie junge Sterne beobachteten, die „explodierten“.[ed] praktisch sofort auf der Bildfläche, viel schneller, als viele Models erwartet hätten“, sagt Rosulowski.

Das Alter dieser [stellar] Die Bevölkerung ist sehr jung. Sie fangen gerade erst an, neue Sterne zu produzieren und sind wirklich aktiv in der Sternentstehung.

Webb hat zwei Seiten, die durch eine Sonnenblende getrennt sind: eine heiße Seite, die der Sonne und der Erde zugewandt ist, und eine kalte Seite, die dem Weltraum von Sonne und Erde abgewandt ist. Die Sonnenkollektoren, die Kommunikationsantenne, das Navigationssystem und die elektronischen Systeme befinden sich auf der heißen Seite, die der Sonne und der Erde zugewandt ist. Spiegel und wissenschaftliche Instrumente, die sehr empfindlich auf Infrarotstrahlung reagieren, sind auf der kühlen Seite, wo sie durch eine Sonnenblende geschützt sind. Bildnachweis: STScI

Die Forscher fanden auch einen engen Zusammenhang zwischen der Masse der Sterne in einer Region und ihrer Helligkeit. „Es stellte sich heraus, dass dies eine großartige Möglichkeit war, massereiche Sterne zu finden“, sagt Rosulowski.

Rosolowsky nennt massereiche Sterne „Rockstars“, weil sie „schnell leben, jung sterben und die Galaxie um sie herum formen“. Er erklärt, dass sie bei ihrer Bildung riesige Mengen an Sonnenwind und Gasblasen freisetzen, die die Sternentstehung in dieser bestimmten Region stoppen, während sie gleichzeitig die Galaxie bewegen und die Sternentstehung in anderen Regionen auslösen.

„Wir haben entdeckt, dass dies wirklich der Schlüssel zum langfristigen Leben der Galaxie ist, diese Art von flüchtigem Schaum, weil es die Galaxie davon abhält, ihren Treibstoff zu schnell zu erschöpfen“, sagt Rosulowski.

Es ist ein komplexer Prozess, fügt Hassani hinzu, wobei jede neue Sternentstehung eine größere Rolle dabei spielt, wie sich die Galaxie im Laufe der Zeit verändert.

„Wenn Sie Sternentstehung haben, ist diese Galaxie immer noch aktiv. Sie haben viel Staub und Gas und all diese Emissionen aus der Galaxie, die die nächste Generation der massiven Sternentstehung antreiben und die Galaxie am Leben erhalten.“

Je mehr Bilder Wissenschaftler von diesen Prozessen dokumentieren, desto besser können sie ableiten, was in fernen Galaxien passiert, die unserer ähnlich sind. Anstatt nur eine Galaxie eingehend zu betrachten, wollen Rosulowski und Hasani eine Art „Galaxieatlas“ erstellen, wie Rosulowski es nennt, indem sie Bilder mit so vielen Methoden wie möglich aufnehmen.

„Indem wir all diese Daten bei der Erstellung dieses großartigen Atlas zusammenführen, werden wir in der Lage sein, herauszufinden, was eine einzelne Galaxie von den einheitlichen Merkmalen unterscheidet, die Galaxien als Ganzes ausmachen“, sagt Rosulowski.

Referenz: „PHANGS-JWST First Results: 21 μM Compact Population Source“ von Hamid Hassani, Eric Rosolosky, Adam K. , Melanie Schiffans, Daniel A. Dale, Oleg F. Egorov, Eric Emsselm, Christopher M. Weissey, Kathryn Gracha, Jaeun Kim, Ralph S. Karen M. Sandstrom, Eva Schinerer, David A. Thelker, Elizabeth J. Watkins, Bradley C. Whitmore und Thomas G. Williams, 16. Februar 2023, hier verfügbar Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.
DOI: 10.3847/2041-8213/aca8ab

Ihr Papier war eines von 21 Papieren über die vorläufigen Erkenntnisse der Physik in hoher Winkelauflösung in der Collaboration of Nearby Galaxies (PHANGS), die in einer Sonderausgabe mit Schwerpunkt auf veröffentlicht wurden Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.