Космический телескоп Джеймса Уэбба смотрит в раннюю Вселенную и видит галактики, похожие на наш Млечный Путь.

новые фото из[{» 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.

Это моделирование показывает, как формируются звездные стержни (слева) и газовые потоки, управляемые стержнями (справа). Звездные перемычки играют важную роль в галактической эволюции, направляя газ в центральные области галактики, где он быстро превращается в новые звезды, в 10–100 раз быстрее, чем в остальной части галактики. Перемычки также косвенно способствуют формированию сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, направляя газовую часть пути. Авторы и права: Франсуаза Комб, Парижская обсерватория.

Открытие перемычек в эти ранние эпохи несколько изменило сценарии эволюции галактик.

«Это раннее обнаружение перемычек означает, что у моделей эволюции галактик теперь есть новый путь через перемычки, чтобы ускорить образование новых звезд в раннем возрасте», — сказал Джоги.

И существование этих ранних перемычек бросает вызов теоретическим моделям, потому что они должны учитывать галактическую физику, чтобы предсказать правильное количество перемычек. Команда будет тестировать различные модели в своих будущих работах.

Монтаж изображений JWST показывает шесть примеров галактик с перемычкой, две из которых представляют собой самые высокие времена восстановления, определенные количественно и охарактеризованные на сегодняшний день. Метки в верхнем левом углу каждого числа показывают ретроградное время каждой галактики, которое колеблется от 8,4 до 11 миллиардов лет назад (Gyr), когда возраст Вселенной составлял всего 40–20% от ее нынешнего возраста. Предоставлено: NASA/CEERS/Техасский университет в Остине.

JWST может обнаруживать структуры в далеких галактиках лучше, чем Хаббл, по двум причинам: во-первых, его большее зеркало дает ему большую способность собирать свет, позволяя ему видеть дальше и с более высоким разрешением. Во-вторых, он может лучше видеть сквозь пыль, потому что наблюдает в более длинном инфракрасном диапазоне, чем телескоп Хаббл.

Студенты Иден Уайз и Зилей Чен сыграли важную роль в исследовании, визуально изучив сотни галактик в поисках тех, у которых были полосы, что помогло сократить список до нескольких десятков, чтобы другие исследователи могли проанализировать его с помощью более интенсивных вычислений. . Приближается.

Ссылка: «Первый взгляд на полосы z> 1 в остальной части кадра ближнего инфракрасного диапазона с ранними изображениями CEERS JWST». и Уиттс, Дейл Д. Косевски, Джехан С. Карталтепе, Элизабет Дж. МакГрат, Генри С. Фергюсон, Бахрам Мобахер, Мауро Джавалеску, Рэй А. Лукас, Джордж А. Завала, Дженнифер М. Лутц, Норман А. Грожан, Марк Уэртас-Компани, Хесус Вега-Ферреро, Нимиш П. Хати, Пабло Аррабаль Харо, Марк Дикинсон, Антон М. Кукемор, Кейси Папович, Нор Пирцкал, Л. И. Аарон Юнг, Брен Э. Бакхаус, Эрик Ф. Белл, Антонелло Калабро, Никко Г. Клири, Розмари Т. Коган, М. С. Купер, Лука Константин, Даррен Кротон, Келси Дэвис Акцепт, Александр де ла Вега, Авишай Декель, Максимилиан Франко, Джонатан П. Гарднер, Бен В. Холверда, Тейлор А. Хатчисон, Вирадж Пандья, Пабло Г. Перес-Гонсалес, Свара Равиндранат, Кейтлин Роуз, Джонатан Р. , Трамп, Вайхен Ван, Принято Письма из астрофизического журнала.
архив: 2210.08658

Другими соавторами из Университета Остина являются Стивен Финкельштейн, Микаэла Бэгли и Максимилиан Франко. Десятки соавторов из других учреждений родом из США, Великобритании, Японии, Испании, Франции, Италии, Австралии и Израиля.

Финансирование этого исследования было частично предоставлено Фондом астрономии Роланда К. Блумберга, Фондом Хейзинга-Саймонса и НАСА. Эта работа опиралась на ресурсы Техасского центра передовых вычислений, включая Frontera, самый мощный суперкомпьютер в американском университете.