2 فوریه 2024 -توسط کیم باپتیستا، دانشگاه ایالتی آریزونا
تصویر ترکیبی رنگی از PEARLSDG که با داده های JWST NIRCAM ساخته شده است. ستارگان منفرد به صورت نقاط نورانی کوچک در تصویر قابل مشاهده هستند. رنگ تا حدودی کسل کننده و فقدان ستارگان درخشان زیاد با پیری و عدم تشکیل ستاره در حال انجام آن مطابقت دارد. اعتبار: NASA، ESA، CSA، Jake Summers (ASU)، Jordan C. J. D’Silva (UWA)، Anton M. Koekemoer (STScI)، Aaron Robotham (UWA) و Rogier Windhorst (ASU)
تیمی از اخترشناسان به رهبری تیم کارلتون، دانشمند تحقیقاتی دانشگاه ایالتی آریزونا، یک کهکشان کوتوله را کشف کردند که در تصویربرداری تلسکوپ فضایی جیمز وب ظاهر شد و هدف رصد اولیه نبود.
کهکشان ها توسط گرانش به هم متصل شده اند و از ستاره ها و سیارات، با ابرهای عظیمی از غبار و گاز و همچنین ماده تاریک تشکیل شده اند. کهکشان های کوتوله فراوان ترین کهکشان های جهان هستند و بنا به تعریف کوچک با درخشندگی کم هستند. آنها کمتر از 100 میلیون ستاره دارند، در حالی که کهکشان راه شیری، برای مثال، نزدیک به 200 میلیارد ستاره دارد.
مشاهدات اخیر کهکشان های کوتوله از فراوانی “کهکشان های فوق پراکنده” فراتر از دسترس بررسی های طیف سنجی بزرگ قبلی نشان می دهد که درک ما از جمعیت کهکشان های کوتوله ممکن است ناقص باشد.
در مطالعه‌ای که به تازگی منتشر شده است، کارلتون و تیم در ابتدا به دنبال خوشه‌ای از کهکشان‌ها به عنوان بخشی از پروژه JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS) بودند.
کهکشان کوتوله، PEARLSDG، اتفاقاً در برخی از تصاویر JWST این تیم ظاهر شد. اصلاً هدف نبود – فقط کمی دورتر از میدان دید اصلی، در ناحیه ای از فضا که انتظار دیدن چیزی را نداشتند.
نتایج آنها در Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
PEARLSDG ویژگی‌های معمولی کهکشان کوتوله‌ای را که انتظار دیدنش را داشت، نداشت. این کهکشان با کهکشان نزدیک در تعامل نیست، اما ستاره‌های جدیدی را نیز تشکیل نمی‌دهد. همانطور که مشخص است، این یک مورد جالب از یک کهکشان ساکن منزوی است.
این نوع از کهکشان‌های کوتوله ساکن واقعاً قبلاً دیده نشده‌اند، مگر در موارد نسبتاً کمی. کارلتون گفت که تشکیل کهکشان. “به طور کلی، کهکشان های کوتوله که به تنهایی در آنجا هستند، به تشکیل ستاره های جدید ادامه می دهند.”
تاکنون، درک اخترشناسان از تکامل کهکشان‌ها، یک کهکشان منزوی را نشان می‌داد که به شکل‌گیری ستاره‌های جوان ادامه می‌داد وگرنه با یک کهکشان همراه پرجرم‌تر تعامل می‌کرد. این نظریه در مورد PEARLSDG، که به عنوان یک جمعیت ستاره ای قدیمی معرفی می شود، که ستارگان جدید را تشکیل نمی دهد و همچنین خود را حفظ می کند، صدق نمی کند.
در شگفتی بیشتر، می توان ستاره های فردی را در تصاویر JWST این تیم مشاهده کرد. این ستاره ها در طول موج های JWST درخشان تر هستند. این یکی از دورترین کهکشان هایی است که می توانیم این ستاره ها را با این سطح از جزئیات ببینیم. درخشندگی این ستارگان به اخترشناسان اجازه می دهد تا بتوانند فاصله آن 98 میلیون سال نوری را اندازه گیری کنند.
برای این مطالعه، کارلتون – که دستیار دانشمند تحقیقاتی در مرکز Beus برای بنیادهای کیهانی در مدرسه زمین و اکتشاف فضایی در ASU است – و تیم از طیف گسترده ای از داده ها استفاده کردند.
این شامل داده های تصویربرداری از دوربین مادون قرمز نزدیک JWST (NIRCam) است. داده‌های طیف‌سنجی از طیف‌نگار نوری DeVeney در تلسکوپ Lowell Discovery در فلگستاف، آریزونا؛ تصویربرداری آرشیوی از تلسکوپ های فضایی گالکس و اسپیتزر ناسا؛ و تصویربرداری زمینی از Sloan Digital Sky Survey و Dark Energy Camera Legacy Survey.
NIRCam JWST دارای وضوح و حساسیت زاویه ای بسیار بالایی است و به تیم اجازه می دهد تا ستاره های منفرد را در این کهکشان دور شناسایی کند. درست مانند سلول‌های منفرد که در زیر میکروسکوپ فوکوس می‌شوند، این مشاهدات اجزای PEARLSDG را به فوکوس واضح تبدیل کردند.
نکته مهم، شناسایی ستارگان خاص در تصویربرداری، سرنخ کلیدی برای فاصله آن ارائه می‌دهد – این ستارگان دارای درخشندگی ذاتی خاصی هستند، بنابراین با اندازه‌گیری درخشندگی ظاهری آنها با JWST، تیم توانست تعیین کند که چقدر دور هستند. به نظر می رسد که این ستارگان از دورترین ستارگان در نوع خود بودند که قابل رصد بودند.
تمام داده های تصویربرداری بایگانی، مشاهده شده در طول موج های فرابنفش، نوری و مادون قرمز، برای مطالعه رنگ PEARLSDG کنار هم جمع شدند. ستاره های تازه تشکیل شده دارای یک امضای رنگی خاص است، بنابراین عدم وجود چنین امضایی برای نشان دادن اینکه PEARLSDG ستاره های جدیدی تشکیل نمی دهد استفاده شد.
طیف‌نگار DeVeney در تلسکوپ Lowell Discovery اجرام نورانی نجومی را در اجزای متمایز آن پخش می‌کند و به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا ویژگی‌های آن را با جزئیات مطالعه کنند. برای مثال، تغییر طول موج خاص مشاهده شده در ویژگی‌های داده‌های طیف‌سنجی، اطلاعات مربوط به حرکت PEARLSDG را با استفاده از همان اثر داپلر که تفنگ‌های راداری را برای اندازه‌گیری سرعت رانندگان در جاده‌های آریزونا استفاده می‌کنند، رمزگذاری می‌کند.
این کلید نشان داد که PEARLSDG با هیچ کهکشان دیگری مرتبط نیست و واقعاً منزوی است.
علاوه بر این، ویژگی‌های خاصی در این طیف به حضور ستارگان جوان حساس هستند، بنابراین فقدان آن ویژگی‌ها اندازه‌گیری عدم وجود ستاره‌های جوان از داده‌های تصویربرداری را بیشتر تأیید می‌کند.
کارلتون گفت: «این کاملاً برخلاف انتظار از کهکشان کوتوله ای مانند این بود.
این کشف درک اخترشناسان از چگونگی شکل گیری و تکامل کهکشان ها را تغییر می دهد. این احتمال را مطرح می‌کند که بسیاری از کهکشان‌های ساکن منزوی منتظر شناسایی هستند و JWST ابزارهایی برای انجام این کار دارد.
این تحقیق در کنفرانس مطبوعاتی ژانویه 243 AAS ارائه شد.
