Ett team av astronomer upptäcker en galax som inte borde existera

By | February 2, 2024

Den här artikeln har granskats i enlighet med Science X:s redaktionella process och policys. Redaktörerna har lyft fram följande attribut samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

verifierad

pålitlig källa

korrekt


En sammansatt färgbild av PEARLSDG gjord med JWST NIRCAM-data. Enskilda stjärnor är synliga som små ljuspunkter i bilden. Dess något matta färg och bristen på många ljusa stjärnor stämmer överens med dess ålderdom och brist på kontinuerlig stjärnbildning. Kredit: NASA, ESA, CSA, Jake Summers (ASU), Jordan CJ D'Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (UWA) och Rogier Windhorst (ASU)

× nära


En sammansatt färgbild av PEARLSDG gjord med JWST NIRCAM-data. Enskilda stjärnor är synliga som små ljuspunkter i bilden. Dess något matta färg och bristen på många ljusa stjärnor stämmer överens med dess ålderdom och brist på kontinuerlig stjärnbildning. Kredit: NASA, ESA, CSA, Jake Summers (ASU), Jordan CJ D'Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (UWA) och Rogier Windhorst (ASU)

Ett team av astronomer, ledda av Arizona State Universitys assisterande forskare Tim Carleton, upptäckte en dvärggalax som dök upp i James Webb rymdteleskopbilder som inte var det primära observationsmålet.

Galaxer är sammanbundna av gravitationen och består av stjärnor och planeter, med enorma moln av damm och gas, samt mörk materia. Dvärggalaxer är de vanligaste i universum och, per definition, är de små och har låg ljusstyrka. De har mindre än 100 miljoner stjärnor, medan Vintergatan till exempel har nästan 200 miljarder stjärnor.

Nya observationer av dvärggalaxer av överflöd av “ultradiffusa galaxer” utanför räckvidden för tidigare stora spektroskopiska undersökningar tyder på att vår förståelse av dvärggalaxpopulationen kan vara ofullständig.

I en nyligen publicerad studie tittade Carleton och teamet först på ett galaxkluster som en del av projektet JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).

Dvärggalaxen, PEARLSDG, dök upp i några av lagets JWST-bilder. Det var inte alls målet, bara en bit bort från det huvudsakliga observationsfältet, i rymden där de inte förväntade sig att se någonting.

Deras resultat har publicerats i Brev från astrofysiska tidskrifter.

PEARLSDG hade inte de vanliga egenskaperna hos en dvärggalax som man skulle förvänta sig att se. Den interagerar inte med en närliggande galax, men den bildar inte heller nya stjärnor. Det visar sig att detta är ett intressant fall av en isolerad vilande galax.

“Dessa typer av isolerade slumrande dvärggalaxer har inte setts tidigare, förutom i relativt få fall. I verkligheten förväntas de inte existera med tanke på vår nuvarande förståelse av galaxens evolution, så det faktum att vi ser detta objekt ger oss hjälper till att förbättra vår teorier för galaxbildning,” sa Carleton. “I allmänhet fortsätter dvärggalaxer som existerar ensamma att bilda nya stjärnor.”

Fram till nu har astronomers förståelse av galaxens evolution visat en isolerad galax som fortsatte att bilda unga stjärnor eller skulle interagera med en mer massiv följeslagargalax. Denna teori gäller inte PEARLSDG, som verkar vara en uråldrig stjärnpopulation, som inte bildar nya stjärnor och förblir hemlig.

Som en extra överraskning kan individuella stjärnor observeras i lagets JWST-bilder. Dessa stjärnor är ljusast vid JWST-våglängder; Det är en av de mest avlägsna galaxerna där vi kan se dessa stjärnor med denna detaljnivå. Dessa stjärnors ljusstyrka gör det möjligt för astronomer att mäta deras avstånd: 98 miljoner ljusår.


Ovan: JWST för PEARLSDG-galaxen (blå = F090W + F150W, grön = F200W + 0,5 × F277W, röd = 0,5 × F277W+F356W+F444W). Nedan: DECALS grz bild av himlen som omedelbart omger PEARLSDG. Båda bilderna är justerade så att norr är vänd uppåt och öst är vänt åt vänster. PEARLSDG identifieras av den cyan rutan och de gröna rutorna visar området som täcks av NIRCam-bilderna. Två av de närmaste massiva galaxerna (i projektion) visas också (identifierade i röda cirklar). Kreditera: Breven från den astrofysiska dagboken (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1b56

× nära


Ovan: JWST för PEARLSDG-galaxen (blå = F090W + F150W, grön = F200W + 0,5 × F277W, röd = 0,5 × F277W+F356W+F444W). Nedan: DECALS grz bild av himlen som omedelbart omger PEARLSDG. Båda bilderna är justerade så att norr är vänd uppåt och öst är vänt åt vänster. PEARLSDG identifieras av den cyan rutan och de gröna rutorna visar området som täcks av NIRCam-bilderna. Två av de närmaste massiva galaxerna (i projektion) visas också (identifierade i röda cirklar). Kreditera: Breven från den astrofysiska dagboken (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1b56

För denna studie använde Carleton, en assisterande forskare vid Beus Center for Cosmic Foundations i ASU:s School of Earth and Space Exploration, och teamet ett brett utbud av data.

Detta inkluderar bilddata från JWST:s Near Infrared Camera (NIRCam); spektroskopiska data från DeVeneys optiska spektrograf på Lowell Discovery Telescope i Flagstaff, Arizona; arkivbilder från NASA:s Galex och Spitzer rymdteleskop; och markbilder från Sloan Digital Sky Survey och Dark Energy Camera Legacy Survey.

JWST:s NIRCam har mycket hög vinkelupplösning och känslighet, vilket gör att teamet kan identifiera enskilda stjärnor i denna avlägsna galax. Liksom enskilda celler som kommer i fokus under ett mikroskop, framhävde dessa observationer komponenterna i PEARLSDG.

Viktigt är att identifiering av specifika stjärnor i bilderna gav en viktig ledtråd om deras avstånd: dessa stjärnor har en specifik inneboende ljusstyrka, så genom att mäta deras skenbara ljusstyrka med JWST kunde teamet avgöra hur långt bort de är. Det visar sig att dessa stjärnor var några av de mest avlägsna stjärnorna av sin typ som kan observeras.

Alla arkivbilddata, observerade vid ultravioletta, optiska och infraröda våglängder, sammanfördes för att studera färgen på PEARLSDG. Nybildade stjärnor har en specifik färgsignatur, så frånvaron av en sådan signatur användes för att visa att PEARLSDG inte bildade nya stjärnor.

Lowell Discovery Telescopes DeVeney-spektrograf sprider ljus från astronomiska objekt till deras olika komponenter, vilket gör det möjligt för astronomer att studera deras egenskaper i detalj. Till exempel kodar den specifika våglängdsförskjutning som observeras i de spektroskopiska datafunktionerna information om PEARLSDG:s rörelse, med samma Dopplerskifte som radar använder för att mäta hastigheten för förare på Arizonas motorvägar.

Detta var nyckeln till att visa att PEARLSDG inte är associerad med någon annan galax och verkligen är isolerad.

Dessutom är vissa egenskaper i spektrumet känsliga för närvaron av unga stjärnor, så frånvaron av dessa egenskaper bekräftade ytterligare mätningar av frånvaron av unga stjärnor från bilddata.

“Detta gick helt emot folks förväntningar på en dvärggalax som denna,” sa Carleton.

Denna upptäckt förändrar astronomers förståelse av hur galaxer bildas och utvecklas. Det antyder möjligheten att många isolerade vilande galaxer väntar på att bli identifierade och att JWST har verktygen för att göra det.

Denna forskning presenterades vid den 243:e AAS presskonferens i januari: Oddities in the Sky,

Mer information:
Timothy Carleton et al, PEARLS: A Potentially Isolated Dormant Dwarf Galaxy with a Red Giant Branch Tip Distance of 30 Mpc, Breven från den astrofysiska dagboken (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1b56

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *