JWST Ontdekt Potentiële 'Kwallensterrenstelsel' in het Vroege Universum, Daagt Kosmische Tijdlijnen Uit

Verenigde Staten - Ekhbary Nieuwsagentschap

JWST Ontdekt Potentiële 'Kwallensterrenstelsel' in het Vroege Universum, Daagt Kosmische Tijdlijnen Uit

In een ontdekking die golven van opwinding en verbazing door de astronomische gemeenschap stuurt, heeft de James Webb Space Telescope (JWST) beelden vastgelegd van een potentiële 'kwallensterrenstelsel' die slechts 5 miljard jaar na de Big Bang bestond. Het sterrenstelsel, gecatalogiseerd als COSMOS2020-635829, vertoont het indrukwekkende fenomeen van 'ram-pressure stripping' (gasstrippen door dynamische druk), een proces dat astronomen niet verwachtten zo vroeg in de kosmische tijdlijn te observeren. Deze ontdekking daagt huidige modellen van stelsel evolutie uit en suggereert dat de kosmische omgeving in het vroege universum dynamischer en invloedrijker was dan eerder gedacht.

'Kwallensterrenstelsels' danken hun naam aan de opvallende stromen van gas en sterren die erachter uitstrekken, lijkend op de tentakels van een kwal. Deze kosmische aanhangsels vormen zich wanneer een sterrenstelsel met hoge snelheid door het dichte intergalactische medium (ICM) binnen een sterrenstelselcluster beweegt. Het ICM fungeert als een krachtige wind, die gas uit het sterrenstelsel scheurt en het uitstrekt tot lange, vloeiende staarten. Hoewel dit gasstrippen door druk een goed begrepen proces is in rijpere kosmische structuren, is de aanwezigheid ervan in zo'n oud sterrenstelsel een belangrijke openbaring.

Het onderzoek, gedetailleerd in een artikel met de titel "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z = 1.156", gepubliceerd in The Astrophysical Journal, werd geleid door Dr. Ian Roberts, een Banting postdoctoraal onderzoeker aan het Centre for Astrophysics van de Universiteit van Waterloo. Dr. Roberts en zijn collega's rapporteerden de ontdekking, zeggende: "Wij rapporteren de ontdekking van COSMOS2020-635829 als een kandidaat-kwallensterrenstelsel dat gasstrippen door druk ondergaat in een (proto)cluster bij z > 1." Het sterrenstelsel werd geïdentificeerd binnen het COSMOS-veld, een goed bestudeerde regio van de hemel, gekozen vanwege de toegankelijkheid en de afwezigheid van verhullende voorgrondobjecten, waardoor het ideaal is voor het observeren van verre sterrenstelsels.

De verrassing komt voort uit de leeftijd van het sterrenstelsel. Bestaande slechts 5 miljard jaar na de Big Bang (wat overeenkomt met een roodverschuiving van z=1.156), gaat het de verwachte periode voor dergelijke complexe galactische interacties vooraf. Wetenschappers hadden theoretiseerd dat gasstrippen door druk meer geëvolueerde, dichte omgevingen vereist die te vinden zijn in massieve, volwassen sterrenstelselclusters. De observatie van dit fenomeen in een vroegere kosmische epoche suggereert dat de omstandigheden voor het strippen van gas en het vormen van sterrenstelsels veel eerder aanwezig waren dan verwacht.

Hoge-resolutie beelden van JWST onthullen dat COSMOS2020-635829 een symmetrische sterrenschijf bezit, maar cruciaal is ook dat het een duidelijke staart van stervormende knopen vertoont die zich naar het zuiden uitstrekken. Met behulp van de multi-object spectrograaf van de Gemini Telescope bevestigden de onderzoekers dat deze knopen ingebed zijn in de gestripte gasstaart. "Indien bevestigd, vertegenwoordigt dit de hoogste roodverschuivingsontdekking van een door druk gestripte geïoniseerde gassstaart", legden de onderzoekers uit, en benadrukten het belang van het vinden van zo'n kenmerk in deze vroege kosmische tijd.

De analyse van de staart onthulde extreem jonge sterpopulaties, jonger dan 100 miljoen jaar, met stellaire massa's rond 10^8 zonnemassa's en stervormingssnelheden van 0,1-1 zonnemassa per jaar. Deze jonge sterren, gevormd in het gestripte gas, zijn massief genoeg dat ze potentieel kunnen overleven als onafhankelijke stellaire systemen nadat het gas is gedispergeerd, en zich misschien zelfs ontwikkelen tot ultra-diffuse sterrenstelsels. De stervormingssnelheden binnen deze gestripte structuren zijn opmerkelijk hoog, en benaderen die van de hele Melkweg, ondanks dat de structuren slechts een fractie van zijn omvang zijn. Dit geeft aan dat de druk niet alleen gas stript, maar het ook kan comprimeren, waardoor intense stervormingsuitbarstingen worden veroorzaakt.

Deze ontdekking vereist een aanzienlijke update van ons begrip van het vroege universum. "De eerste is dat de omgevingen van de clusters al ruw genoeg waren om sterrenstelsels te strippen, en de tweede is dat sterrenstelselclusters de eigenschappen van sterrenstelsels eerder dan verwacht sterk kunnen veranderen", aldPaulo Dr. Roberts. Hij lichtte de bredere implicaties verder toe: "Een andere overweging is dat alle genoemde uitdagingen mogelijk een rol hebben gespeeld bij het opbouwen van de grote populatie van 'dode' sterrenstelsels die we vandaag de dag in sterrenstelselclusters zien. Deze gegevens bieden ons zeldzame inzichten in hoe sterrenstelsels zich in het vroege universum hebben getransformeerd."

Het fenomeen van 'quenching', de stopzetting van stervorming in sterrenstelsels, dat zich op deze schaal zo vroeg in de geschiedenis van het universum voordoet, kan ook licht werpen op andere kosmische raadsels. Astronomen hebben bijvoorbeeld 'rode nuggets' waargenomen – sterrenstelsels die extreem snel een enorme hoeveelheid sterren vormden en vervolgens de stervorming stopzetten toen het universum slechts 1-2 miljard jaar oud was (bij roodverschuivingen z ~ 2-4). Deze nieuwe ontdekking suggereert dat gasstrippen door druk een sleutelmechanisme zou kunnen zijn dat verantwoordelijk is voor zo'n snelle quenching.

Hoewel COSMOS2020-635829 momenteel wordt geclassificeerd als een kandidaat-kwallensterrenstelsel, is de potentiële bevestiging ervan van immens belang. "Gezien de schaarste aan direct bewijs voor RPS bij z > 1, vertegenwoordigt COSMOS2020-635829 een belangrijke nieuwe toevoeging aan het bredere begrip van omgevingsquenching in deze vroege tijden", schreven de onderzoekers. De JWST, met zijn ongeëvenaarde vermogen om in het verre verleden te kijken, blijft een cruciale rol spelen bij het revolutioneren van de astrofysica, met name in zijn missie om het vroege universum te bestuderen.

Verdere multi-golflengte observaties zijn gepland om de aard van COSMOS2020-635829 en zijn door druk gestripte staart definitief te bevestigen. "COSMOS2020-635829 is nu een belangrijk laboratorium in dit opzicht, en toekomstige inspanningen zullen worden gewijd aan het bevestigen van de aard van dit sterrenstelsel via multi-golflengte observaties van de kandidaat-gasstrippende staart die in dit werk wordt gepresenteerd", concludeerden de onderzoekers. Dit voortdurende werk belooft ons begrip te verdiepen van hoe het universum evolueerde van zijn vroegste momenten tot het complexe universum dat we vandaag de dag observeren.

Ekhbary Nieuwsagentschap