กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ มองย้อนกลับไปยังเอกภพยุคแรก เห็นกาแลคซีเหมือนทางช้างเผือกของเรา

การจำลองนี้แสดงทั้งการก่อตัวของแท่งดาวฤกษ์ (ซ้าย) และการไหลเข้าของก๊าซที่ขับเคลื่อนด้วยแท่ง (ขวา) แถบดาวฤกษ์มีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของดาราจักรโดยการส่งแก๊สเข้าไปในบริเวณใจกลางของดาราจักร ที่ซึ่งมันจะถูกเปลี่ยนเป็นดาวดวงใหม่อย่างรวดเร็ว ในอัตราปกติ 10 ถึง 100 เท่าของอัตราเร็วในส่วนที่เหลือของดาราจักร แท่งยังช่วยทางอ้อมในการสร้างหลุมดำมวลมหาศาลในใจกลางของกาแลคซีโดยการส่งแก๊สส่วนหนึ่งไปขวางทาง เครดิต: Francoise Combes หอดูดาวปารีส

ภาพใหม่จาก

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s

“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.

การจำลองนี้แสดงทั้งการก่อตัวของแท่งดาวฤกษ์ (ซ้าย) และการไหลเข้าของก๊าซที่ขับเคลื่อนด้วยแท่ง (ขวา) แถบดาวฤกษ์มีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของดาราจักรโดยการส่งแก๊สเข้าไปในบริเวณใจกลางของดาราจักร ที่ซึ่งมันจะถูกเปลี่ยนเป็นดาวดวงใหม่อย่างรวดเร็ว ในอัตราปกติ 10 ถึง 100 เท่าของอัตราเร็วในส่วนที่เหลือของดาราจักร แท่งยังช่วยทางอ้อมในการสร้างหลุมดำมวลมหาศาลในใจกลางของกาแลคซีโดยการส่งแก๊สส่วนหนึ่งไปขวางทาง เครดิต: Francoise Combes หอดูดาวปารีส

การค้นพบแท่งในยุคแรก ๆ นั้นทำให้สถานการณ์วิวัฒนาการของกาแลคซีสั่นคลอนในหลาย ๆ ด้าน

Jogee กล่าวว่า “การค้นพบแถบยุคแรกนี้หมายความว่าแบบจำลองวิวัฒนาการของกาแล็กซีมีเส้นทางใหม่ผ่านแถบเพื่อเร่งการผลิตดาวดวงใหม่ในยุคแรกๆ” Jogee กล่าว

และการมีอยู่จริงของแท่งยุคแรกเหล่านี้ท้าทายแบบจำลองทางทฤษฎีเนื่องจากพวกเขาจำเป็นต้องทำให้ฟิสิกส์ของกาแล็กซีถูกต้องเพื่อที่จะทำนายจำนวนแท่งที่ถูกต้อง ทีมงานจะทำการทดสอบโมเดลต่างๆ ในเอกสารฉบับหน้า

ภาพตัดต่อของภาพ JWST แสดงตัวอย่างกาแลคซีไร้คาน 6 แห่ง ซึ่งสองในนั้นแสดงถึงเวลามองย้อนกลับสูงสุดที่ระบุเชิงปริมาณและระบุคุณลักษณะจนถึงปัจจุบัน ป้ายที่ด้านบนซ้ายของแต่ละรูปแสดงเวลามองย้อนกลับของกาแล็กซีแต่ละแห่ง ตั้งแต่ 8.4 ถึง 11 พันล้านปีก่อน (Gyr) เมื่อเอกภพมีอายุเพียง 40% ถึง 20% ของอายุปัจจุบัน เครดิต: NASA/CEERS/University of Texas at Austin

JWST สามารถเปิดเผยโครงสร้างในดาราจักรไกลโพ้นได้ดีกว่าฮับเบิลด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก กระจกที่ใหญ่กว่าทำให้สามารถรวบรวมแสงได้มากขึ้น ทำให้มองเห็นได้ไกลขึ้นและมีความละเอียดสูงกว่า ประการที่สอง มันสามารถมองผ่านฝุ่นได้ดีกว่าเมื่อสังเกตที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดที่ยาวกว่ากล้องฮับเบิล

นักศึกษาระดับปริญญาตรี Eden Wise และ Zilei Chen มีบทบาทสำคัญในการวิจัยโดยการตรวจสอบกาแลคซีหลายร้อยแห่งด้วยสายตา ค้นหากาแลคซีที่ดูเหมือนจะมีแถบ ซึ่งช่วยจำกัดรายชื่อให้เหลือไม่กี่โหลเพื่อให้นักวิจัยคนอื่นๆ วิเคราะห์ด้วยคณิตศาสตร์ที่เข้มข้นขึ้น เข้าใกล้.

ข้อมูลอ้างอิง: “ดูครั้งแรกที่ z > 1 บาร์ในเรสต์เฟรมใกล้อินฟราเรดด้วย JWST Early CEERS Imaging” โดย Yuchen Guo, Shardha Jogee, Steven L. Finkelstein, Zilei Chen, Eden Wise, Micaela B. Bagley, Guillermo Barro, Stijn Wuyts, Dale D. Kocevski, Jeyhan S. Kartaltepe, Elizabeth J. McGrath, Henry C. Ferguson, Bahram Mobasher, Mauro Giavalisco, Ray A. Lucas, Jorge A. Zavala, Jennifer M. Lotz, Norman A. Grogin, Marc Huertas-Company, Jesús Vega-Ferrero, Nimish P. Hathi, Pablo Arrabal Haro, Mark Dickinson, Anton M. Koekemoer, Casey Papovich, Nor Pirzkal, LY Aaron Yung, Bren E. Backhaus, Eric F. Bell, Antonello Calabrò, Nikko เจ. เคลรี, โรสแมรี ที. คูแกน, เอ็มซี คูเปอร์, ลูกา คอสตันติน, ดาร์เรน โครตอน, เคลซีย์ เดวิส, อเล็กซานเดอร์ เดอ ลา เวกา, อวีชัย เดเคล, แม็กซิมิเลียน ฟรังโก, โจนาธาน พี. การ์ดเนอร์, เบนน์ ดับเบิลยู. โฮลเวอร์ดา, เทย์เลอร์ เอ. ฮัทชิสัน, วิรัช ปันยา, Pablo G. Pérez-González, Swara Ravindranath, Caitlin Rose, Jonathan R. Trump และ Weichen Wang, ได้รับการยอมรับ จดหมายวารสาร Astrophysical.
arXiv:2210.08658

ผู้เขียนร่วมคนอื่นๆ จาก UT Austin คือ Steven Finkelstein, Micaela Bagley และ Maximilien Franco ผู้เขียนร่วมหลายสิบคนจากสถาบันอื่นๆ มาจากสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร ญี่ปุ่น สเปน ฝรั่งเศส อิตาลี ออสเตรเลีย และอิสราเอล

ทุนสนับสนุนสำหรับการวิจัยนี้จัดทำโดย Roland K. Blumberg Endowment in Astronomy, Heising-Simons Foundation และ NASA งานนี้อาศัยทรัพยากรที่ Texas Advanced Computing Center ซึ่งรวมถึง Frontera ซึ่งเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในมหาวิทยาลัยของสหรัฐฯ