Zespół astronomów odkrył galaktykę karłowatą na zdjęciach z JWST, która nie była głównym celem obserwacji.
Galaktyki są ze sobą powiązane grawitacyjnie i składają się z gwiazd, planet oraz ogromnych obłoków pyłu i gazu, a także ciemnej materii. Najliczniejszymi galaktykami we Wszechświecie są galaktyki karłowate, które z definicji są małe i mają niską jasność. Posiadają one mniej niż 100 milionów gwiazd, podczas gdy na przykład Droga Mleczna zawiera prawie 200 miliardów gwiazd.
Ostatnie obserwacje galaktyk karłowatych dotyczące obfitości skrajnie rozproszonych galaktyk poza zasięgiem poprzednich dużych badań spektroskopowych sugerują, że nasze zrozumienie populacji galaktyk karłowatych może być niepełne.
W niedawno opublikowanym badaniu Tim Carleton i jego zespół początkowo przyglądali się gromadzie galaktyk w ramach projektu JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).
Galaktyka karłowata, PEARLSDG, przypadkowo pojawiła się w niektórych obrazach zespołu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Nie była ona wcale calem – po prostu znajdowała się nieco poza głównym polem obserwacji, w obszarze przestrzeni kosmicznej, w którym nie spodziewano się niczego zobaczyć.
PEARLSDG nie ma typowych cech galaktyki karłowatej, których można by się spodziewać. Nie oddziałuje z pobliską galaktyką, ale też nie tworzy nowych gwiazd. Jak się okazuje, jest to interesujący przypadek odizolowanej galaktyki w stanie spoczynku.
Tego typu odizolowane, spokojne galaktyki karłowate nie były wcześniej obserwowane, z wyjątkiem stosunkowo nielicznych przypadków. Nie spodziewamy się ich istnienia, biorąc pod uwagę nasze obecne rozumienie ewolucji galaktyk, więc fakt, że widzimy ten obiekt, pomaga nam ulepszyć nasze teorie dotyczące formowania się galaktyk – powiedział Carleton. Ogólnie rzecz biorąc, galaktyki karłowate, które istnieją samodzielnie, nadal tworzą nowe gwiazdy.
Dotychczasowe rozumienie ewolucji galaktyk przez astronomów wskazywało na odizolowaną galaktykę, która nadal tworzyła młode gwiazdy lub wchodziła w interakcję z bardziej masywną galaktyką towarzyszącą. Teoria ta nie miała zastosowania do PEARLSDG, która przedstawia starą populację gwiazd, nie tworzy nowych gwiazd i pozostaje izolowana.
Kolejną niespodzianką jest możliwość zaobserwowania pojedynczych gwiazd na zdjęciach JWST. Gwiazdy te są jaśniejsze w długościach JWST; jest to jedna z najodleglejszych galaktyk, w których możemy zobaczyć te gwiazdy z takim poziomem szczegółowości. Jasność tych gwiazd pozwala astronomom zmierzyć ich odległość – 98 milionów lat świetlnych.
Kamera NIRCam na JWST ma bardzo wysoką rozdzielczość kątową i czułość, co pozwoliło zespołowi zidentyfikować poszczególne gwiazdy w tej odległej galaktyce. Podobnie jak pojedyncze komórki skupiające się pod mikroskopem, obserwacje te wyostrzyły składniki PEARLSDG.
Co ważne, zidentyfikowanie konkretnych gwiazd w obrazowaniu dostarczyło kluczowej wskazówki co do ich odległości. Gwiazdy te mają określoną jasność wewnętrzną, co umożliwiło zespołowi pomiar ich pozornej jasności za pomocą JWST, a to pozwoliło określić, jak daleko się znajdują. Okazało się, że gwiazdy te były jednymi z najbardziej odległych gwiazd tego typu, jakie udało się zaobserwować.
Wszystkie archiwalne dane obrazowe, obrazowane w ultrafiolecie, optyce i podczerwieni, zostały zebrane w celu zebrania koloru PEARLSDG. Nowo powstałe gwiazdy mają specyficzną sygnaturę barwną, więc brak takiej sygnatury został wykorzystany do wykazania, że PEARLSDG nie tworzy nowych gwiazd.
Spektrograf DeVeney w Lowell Discovery Telescope rozkłada światło obiektów astronomicznych na poszczególne składniki, umożliwiając astronomom szczegółowe badanie jego właściwości. Na przykład, specyficzne przesunięcie długości fali zaobserwowane we właściwościach danych spektroskopowych koduje informacje o ruchu PEARLSDG, wykorzystując efekt Dopplera.
Było to kluczowe dla wykazania, że PEARLSDG nie jest powiązana z żadną inną galaktyką i jest naprawdę odizolowana.
Ponadto, określone cechy w widmie są wrażliwe na obecność młodych gwiazd, więc brak tych właściwości dodatkowo potwierdziły pomiary nieobecności młodych gwiazd na podstawie danych obrazowych.
To było absolutnie sprzeczne z oczekiwaniami wobec takiej galaktyki karłowatej – powiedział Carleton.
Odkrycie to zmienia sposób, w jaki astronomowie rozumieją proces formowania się i ewolucji galaktyk. Sugeruje ono możliwość, że wiele odizolowanych galaktyk w stanie spoczynku czeka na zidentyfikowanie, a JWST dysponuje narzędziami, które to umożliwiają.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Team of astronomers led by ASU scientist discovers galaxy that shouldn’t exist
- PEARLS: A Potentially Isolated Quiescent Dwarf Galaxy with a Tip of the Red Giant Branch Distance of 30 Mpc
Źródło: ASU
Na ilustracji: Kolorowy złożony obraz PEARLSDG wykonany na podstawie danych NIRCam. Źródło: NASA, ESA, CSA, Jake Summers (ASU), Jordan C. J. D'Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (UWA) and Rogier Windhorst (ASU)
