Uchwyć wszystko, co błyszczy w galaktykach

Międzynarodowy zespół badawczy zbada gwiazdy, gromady gwiazd i pył w 19 pobliskich galaktykach.

Aby zrozumieć galaktyki, musisz zrozumieć, jak powstają gwiazdy. Ponad 100 badaczy z całego świata współpracowało ze sobą, aby skompilować obserwacje pobliskich galaktyk spiralnych, wykonane najpotężniejszymi na świecie teleskopami radiowymi, widzialnymi i ultrafioletowymi – i wkrótce doda pełen zestaw zdjęć w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości z NASA’s Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Dzięki temu przełomowemu zestawowi danych astronomowie będą mogli badać gwiazdy, które zaczynają formować się w ciemnych, zapylonych obłokach gazu, rozplątywać je, gdy raczkujące gwiazdy eksplodują z tego gazu i pyłu, oraz identyfikować bardziej dojrzałe gwiazdy, które wyrzucają się na zewnątrz. warstwy gazu i pyłu – wszystko to. Po raz pierwszy w różnych galaktykach spiralnych.

To zdjęcie galaktyki spiralnej NGC 3351 łączy obserwacje z kilku obserwatoriów, aby ujawnić szczegóły dotyczące jej gwiazd i gazów. Obserwacje radiowe z Atacama Large Millimeter/Submatrix Array (ALMA) pokazują gęsty gaz molekularny w kolorze fioletowym. Instrument Multi-Unit Spectral Explorer (MUSE) należący do Bardzo Dużego Teleskopu wyróżnia się tym, że młode, masywne gwiazdy oświetlają swoje otoczenie, świecąc na czerwono. Zdjęcia z Teleskopu Kosmicznego Hubble’a podświetlają pasy pyłu na biało, a nowo powstałe gwiazdy na niebiesko. Zdjęcia w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości z Teleskopu Kosmicznego Webba pomogą naukowcom określić, gdzie za pyłem tworzą się gwiazdy i zbadać wczesne etapy formowania się gwiazd w tej galaktyce. Źródło: Nauka: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; Przetwarzanie obrazu: Joseph DePasquale (STScI)

Spirale to jedne z najbardziej urzekających kształtów we wszechświecie. Pojawiają się w misternych muszlach, starannie skonstruowanych pajęczynach, a nawet w lokach fal oceanu. Spirale w kosmicznych skalach – widoczne w galaktykach – robią jeszcze większe wrażenie, nie tylko ze względu na ich piękno, ale także ze względu na samą ilość informacji, które zawierają. Jak powstają gwiazdy i gromady gwiazd? Do niedawna pełna odpowiedź leżała poza zasięgiem, zaporą gazu i pyłu. W ciągu pierwszego roku działalności, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA pomoże naukowcom w stworzeniu bardziej szczegółowego mapowania cyklu życia gwiazdy przy użyciu wysokiej rozdzielczości zdjęć w podczerwieni 19 galaktyk.

Teleskop dostarczy również kilka kluczowych „elementów układanki”, których do tej pory brakowało. „JWST dotyka wielu różnych faz cyklu życia gwiazdy — wszystkie z ogromną precyzją” — powiedziała Janice Lee, główny naukowiec w NOIRLab Gemini Observatory w Tucson w Arizonie. „Webb ujawni powstawanie gwiazd we wczesnych stadiach, podobnie jak gaz zapada się, tworząc gwiazdy, a otaczający go pył się nagrzewa”.

Do Leigh dołączył David Thalker z Johns Hopkins University w Baltimore w stanie Maryland, Katherine Krickell z Uniwersytetu w Heidelbergu w Niemczech oraz 40 dodatkowych członków programu badań wielofalowych znanego jako PHANGS (Fizyka o wysokiej rozdzielczości w pobliżu galaktyk). ich misja? Nie tylko po to, aby odkryć tajemnice formowania się gwiazd za pomocą wysokiej rozdzielczości zdjęć w podczerwieni Webba, ale także aby udostępnić zestawy danych całej społeczności astronomicznej, aby przyspieszyć odkrycia.

Rytmy powstawania gwiazd

PHANGS jest nowością, po części dlatego, że zgromadziła ponad 100 międzynarodowych ekspertów, którzy od początku do końca badali powstawanie gwiazd. Celują w galaktyki, które można zobaczyć z Ziemi z przodu i które są oddalone średnio o 50 milionów lat świetlnych. Główna współpraca rozpoczęła się od zdjęć mikrofalowych 90 galaktyk w gromadzie Atacama Large Millimeter/Submilimeter (Alma) w Chile. Astronomowie wykorzystują te dane do tworzenia map gazów molekularnych do badania surowców do formowania się gwiazd. Raz w bardzo duży teleskopspektrofotometr wielojednostkowyMedytacja), również w Chile, online i uzyskał dane znane jako widma, aby zbadać późniejsze etapy formowania się gwiazd dla 19 galaktyk, zwłaszcza po usunięciu przez gromady gwiazd pobliskiego gazu i pyłu. kosmiczny Kosmiczny teleskop Hubble Dostarczył on obserwacji optycznych w zakresie widzialnym i ultrafioletowym 38 galaktyk, aby dodać obrazy o wysokiej rozdzielczości poszczególnych gwiazd i gromad gwiazd.

To zdjęcie galaktyki spiralnej NGC 1300 łączy wiele obserwacji w celu mapowania gromad gwiazd i gazów. Światło radiowe obserwowane przez Atacama Large Millimeter/Subscale Array (ALMA), przedstawione na żółto, uwydatnia obłoki zimnego gazu molekularnego, który dostarcza surowców, z których powstają gwiazdy. Dane z instrumentu VLT Multi-Unit Spectrograph (MUSE) są przedstawione na czerwono i fioletowo, ukazując wpływ młodych, masywnych gwiazd na otaczający gaz. Światło widzialne i ultrafioletowe uchwycone przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a uwydatnia pasy pyłu w kolorze złotym, a bardzo gorące gwiazdy w kolorze niebieskim. Zdjęcia w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości z Teleskopu Kosmicznego Webba pomogą naukowcom określić, gdzie za pyłem tworzą się gwiazdy i zbadać wczesne etapy formowania się gwiazd w tej galaktyce.
Kredyty: Nauka: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; Przetwarzanie obrazu: Alyssa Pagan (STScI)

Brakujące pierwiastki, które uzupełni Webb, znajdują się w dużej mierze w obszarach galaktyk przesłoniętych pyłem — obszarach, w których gwiazdy zaczynają się aktywnie formować. „Wyraźnie zobaczymy gromady gwiazd w jądrach tych gęstych obłoków molekularnych, o których wcześniej mieliśmy tylko pośrednie dowody” – powiedział Thalker. „Webb daje nam możliwość zajrzenia do wnętrza tych „fabryk gwiazd”, aby zobaczyć nowo powstałe gromady gwiazd i zmierzyć ich właściwości, zanim wyewoluowały”.

Nowe dane pomogą również zespołowi określić wiek grup gwiazd w zróżnicowanej próbce galaktyk, co pomoże naukowcom zbudować dokładniejsze modele statystyczne. „Zawsze kontekstualizujemy małe skale w dużym obrazie galaktyk” – wyjaśnił Krickell. „Za pomocą Webba prześledzimy sekwencję ewolucyjną gwiazd i gromad gwiazd w każdej galaktyce”.

Kolejna ważna odpowiedź, której szukają, dotyczy pyłu otaczającego gwiazdy w ośrodku międzygwiazdowym. Webb pomoże im zidentyfikować regiony gazu i pyłu związane z określonymi obszarami formowania się gwiazd oraz z obszarami międzygwiazdowymi, które swobodnie pływają. „Wcześniej nie było to możliwe poza najbliższymi galaktykami” — dodał Thelker.

Zespół pracuje również nad zrozumieniem czasu cyklu formowania się gwiazd. „Osie czasu są bardzo ważne w astronomii i fizyce” – powiedział mi. „Jak długo trwa każdy etap powstawania gwiazd? Jak te skale czasowe mogą się różnić w różnych środowiskach galaktycznych? Chcemy zmierzyć czas, w którym te gwiazdy uwalniają się z obłoków gazu, aby zrozumieć, w jaki sposób zaburzone jest powstawanie gwiazd”.

wiedza dla wszystkich

Te notatki Webba zostaną wykonane w ramach programu Skarbu, co oznacza, że ​​nie tylko będą natychmiast dostępne dla opinii publicznej, ale również będą miały szeroką i trwałą wartość naukową. Zespół stworzy i opublikuje zestawy danych, które dopasują dane Webba do każdego z uzupełniających zestawów danych z ALMA, MUSE i Hubble’a, umożliwiając przyszłym badaczom łatwe zagłębianie się w każdą galaktykę i jej gromady gwiazd, przełączanie między różnymi długościami fal i powiększanie na pikselach poszczególne zdjęcia. Dostarczą one inwentaryzacje różnych faz cyklu powstawania gwiazd, w tym obszarów powstawania gwiazd, młodych gwiazd, gromad gwiazd i lokalnych charakterystyk pyłu.

Badania te będą prowadzone w ramach programów Webb’s General Observer (GO), które są wybierane w sposób konkurencyjny za pomocą anonimowego systemu podwójnego przeglądu, tego samego, który jest używany do przydzielania czasu w Kosmicznym Teleskopie Hubble’a.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest najważniejszym na świecie obserwatorium kosmicznym. Webb rozwiąże tajemnice naszego Układu Słonecznego, spojrzy poza odległe światy wokół innych gwiazd i zbada tajemnicze struktury i pochodzenie naszego wszechświata oraz naszego w nim miejsca. Webb to międzynarodowy program prowadzony przez NASA wraz z partnerami ESA (Europejską Agencją Kosmiczną) i Kanadyjską Agencją Kosmiczną.