NASA’s Webb en Hubble zorgen samen voor het meest kleurrijke beeld van het universum

https://chat.openai.com/c/de5c3def-7d31-49b0-bd44-3d61675a3ae5

Het resultaat: een levend landschap van sterrenstelsels plus meer dan een dozijn nieuw ontdekte en in de tijd variërende objecten.

Wanneer twee grote observatoria samenwerken, onthullen ze een schat aan nieuwe details die alleen door hun gecombineerde kracht konden worden bereikt. Webb en Hubble werkten samen om de cluster van sterrenstelsels MACS0416 te bestuderen, die zich op ongeveer 4,3 miljard lichtjaar van de aarde bevindt. Hun gecombineerde gegevens produceren een prismatisch panorama van blauw en rood, kleuren die aanwijzingen geven over de afstanden van sterrenstelsels. Hoewel de afbeelding zelf verbluffend is, gebruiken onderzoekers deze waarnemingen al om nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen te ondersteunen, waaronder het identificeren van door zwaartekracht opgeblazen supernova’s en onzichtbare gewone sterren.

Deze zij-aan-zij vergelijking van de MACS0416-cluster van sterrenstelsels zoals gezien door de Hubble Ruimtetelescoop in optisch licht (links) en de James Webb Ruimtetelescoop in infrarood licht (rechts) onthult verschillende details. Beide afbeeldingen bevatten honderden sterrenstelsels, maar de webafbeelding toont sterrenstelsels die niet of nauwelijks zichtbaar zijn in de Hubble-afbeelding. Dit komt omdat het infraroodzicht van Webb sterrenstelsels kan detecteren die te ver weg of te stoffig zijn om Hubble te kunnen zien. (Licht van verre sterrenstelsels is roodverschoven als gevolg van de uitdijing van het heelal.) De totale belichtingstijd van Webb was ongeveer 22 uur, vergeleken met 122 uur belichtingstijd voor de Hubble-afbeelding. Bron afbeelding: NASA, ESA, Canadian Space Agency, STScI

De Webb- en Hubble-ruimtetelescopen van NASA zorgen samen voor een kleurrijk beeld van het universum

NASA‘S James Webb-ruimtetelescoop En Hubble-ruimtetelescoop Ze hebben samengewerkt om een ​​uitdijende cluster van sterrenstelsels te bestuderen die bekend staat als MACS0416. Het resulterende panchromatische beeld combineert zichtbaar en infrarood licht om een ​​van de meest uitgebreide beelden van het universum ooit samen te voegen. MACS0416 bevindt zich op een afstand van ongeveer 4,3 miljard lichtjaar van de aarde en bestaat uit een paar botsende clusters van sterrenstelsels die zich uiteindelijk zullen verenigen om een ​​grotere cluster te vormen.

Details worden onthuld door de ingebouwde telescopische kracht

De afbeelding onthult een rijkdom aan details die alleen kan worden bereikt door de kracht van twee ruimtetelescopen te combineren. Ze omvatten een grote groep sterrenstelsels buiten de cluster en een reeks bronnen die in de loop van de tijd variëren, hoogstwaarschijnlijk als gevolg van zwaartekrachtlenzen – de vervorming en versterking van licht van verre achtergrondbronnen.

Dit was de eerste van een reeks ongekende, ultradiepe beelden van het universum vanuit Hubble’s ambitieuze, samenwerkingsprogramma genaamd Frontier Fields, dat in 2014 van start ging. Hubble was een pionier in de zoektocht naar enkele van de zwakste, jongste sterrenstelsels die ooit zijn ontdekt. Webbs infraroodzicht verbetert dit dieptezicht enorm doordat het met zijn infraroodzicht verder het vroege heelal in gaat.

Deze afbeelding van de cluster MACS0416 benadrukt een bijzonder achtergrondstelsel met zwaartekrachtlens, dat ongeveer 3 miljard jaar na de oerknal bestond. Dit sterrenstelsel bevat een transiterend object, of een object waarvan de waargenomen helderheid in de loop van de tijd verandert, dat het wetenschappelijke team ‘Mothra’ noemde. Mothra is een ster die minimaal 4.000 keer wordt vergroot. Het team is van mening dat Mothra niet alleen wordt versterkt door de zwaartekracht van de cluster MACS0416, maar ook door een object dat bekend staat als een ‘milli-lens’ en dat waarschijnlijk ongeveer evenveel weegt als een bolvormige sterrenhoop. Beeldbron: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan CJ D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (Universiteit van Missouri)

“We bouwen voort op de nalatenschap van Hubble door grotere afstanden en zwakkere objecten te bereiken”, zegt Rogier Windhorst van de Arizona State University, hoofdonderzoeker van het PEARLS-programma (Principle Extragalactic Regions for Reionization and Lensing Science), dat de observaties van Webb heeft overgenomen.

Beeldkleuren en wetenschappelijke doelstellingen begrijpen

Om het beeld te maken: over het algemeen waren de kortere golflengten van het licht blauw, de langere golflengten rood en de tussenliggende golflengten groen. Het brede golflengtebereik, van 0,4 tot 5 micron, zorgt voor een bijzonder levendig beeld van sterrenstelsels.

Deze kleuren geven aanwijzingen voor de afstand van sterrenstelsels: blauwere sterrenstelsels zijn relatief dichtbij en vertonen vaak intense stervorming, wat het beste kan worden gedetecteerd door Hubble, terwijl rodere sterrenstelsels doorgaans verder weg staan, zoals Webb ontdekte. Sommige sterrenstelsels zien er ook erg rood uit omdat ze overvloedige hoeveelheden kosmisch stof bevatten, dat de neiging heeft de blauwere kleuren van sterlicht te absorberen.

“Het volledige beeld wordt pas duidelijk als de Webb-gegevens worden gecombineerd met de Hubble-gegevens”, aldus Windhorst.

Wetenschappelijke bevindingen en de “Christmas Tree Galaxy Cluster”

Hoewel de nieuwe waarnemingen van Webb bijdragen aan deze esthetische visie, worden ze opgevat voor een specifiek wetenschappelijk doel. Het onderzoeksteam combineerde de drie observatieperioden, elk gescheiden door weken, met een vierde periode uit de CANUCS-enquête (Canadian Unbiased Cluster Survey (NIRISS)). Het doel was om te zoeken naar objecten waarvan de waargenomen helderheid in de loop van de tijd varieert, ook wel transiënten genoemd.

Ze identificeerden 14 van deze transiënten in het gezichtsveld. Twaalf van deze transiënten bevonden zich in drie sterrenstelsels die sterk worden versterkt door zwaartekrachtlenzen, en zijn waarschijnlijk enkele sterren of systemen met meerdere sterren die kortstondig sterk worden versterkt. De overige twee transiënten bevinden zich in veel grotere achtergrondstelsels en zijn waarschijnlijk supernova’s.

Afbeelding van de cluster van sterrenstelsels MACS0416, gemaakt in zichtbaar licht door Hubble’s ACS en WFC3 en in infrarood licht door Webb’s NIRCam, met kompaspijlen, schaalbalk en kleursleutel ter referentie.
De noord- en oostkompaspijlen geven de richting van het beeld aan de hemel aan. Merk op dat de relatie tussen het noorden en het oosten aan de hemel (van onderaf gezien) omgekeerd is ten opzichte van de richtingspijlen op de kaart van de aarde (van bovenaf gezien).
De schaalbalk wordt aangegeven in boogminuten, een hoek aan de hemel gelijk aan één 60ste graad. (De schaalbalk is een halve boogminuut lang.) Het volledige beeld is ongeveer 2,2 minuten breed.
Deze afbeelding toont de zichtbare en nabij-infrarode golflengten van licht, vertaald in kleuren. De kleursleutel toont de Hubble ACS-, WFC3- en Webb NIRCam-filters die werden gebruikt bij het verzamelen van het licht. De kleur van elke filternaam is de kleur van het zichtbare licht dat wordt gebruikt om het licht weer te geven dat door dat filter gaat.
Beeldbron: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan CJ D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (Universiteit van Missouri)

“We noemen MACS0416 de Christmas Tree Cluster of Galaxy, omdat het zo kleurrijk is en vanwege de knipperende lichten die we erin vinden. We kunnen de transiënten overal zien”, zegt Haojing Yan van de Universiteit van Missouri-Columbia, hoofdauteur van een artikel waarin de wetenschappelijke bevindingen worden beschreven.

Het vinden van zoveel transiënten met waarnemingen die een relatief kort tijdsbestek bestrijken, suggereert dat astronomen veel extra transiënten in deze groep en soortgelijke groepen zouden kunnen vinden door regelmatig te observeren met de Webb.

Unieke vluchtige ontdekking: “Mothra”

Van de door het team geïdentificeerde transiënten viel er één in het bijzonder op. Het bevindt zich in een sterrenstelsel dat ongeveer 3 miljard jaar na de oerknal bestond en is vergroot met een factor van minstens 4000. Het team noemde het sterrenstelsel ‘Mothra’, verwijzend naar zijn ‘monsterlijke aard’, omdat het extreem helder is. en extreem uitvergroot. Het voegt zich bij een andere ster die onderzoekers eerder identificeerden en ‘Godzilla’ noemden. (Zowel Godzilla als Mothra zijn gigantische monsters die in de Japanse cinema bekend staan ​​als kaiju.)

Interessant genoeg is Mothra ook zichtbaar in Hubble-waarnemingen van negen jaar geleden. Dit is ongebruikelijk, omdat een zeer specifieke uitlijning tussen de cluster van sterrenstelsels op de voorgrond en de achtergrondster nodig is om de ster enorm te vergroten. De onderlinge bewegingen van de ster en de cluster zouden deze uitlijning uiteindelijk teniet moeten doen.

De meest waarschijnlijke verklaring is dat er een extra behuizing in de voorkant zit die voor meer vergroting zorgt. Het team slaagde erin zijn massa te beperken tot tussen de 10.000 en 1 miljoen keer de massa van onze zon. De exacte aard van de zogenaamde ‘milli-lens’ blijft echter onbekend.

“De meest waarschijnlijke verklaring is de aanwezigheid van een bolvormige sterrenhoop die te zwak is om Webb direct te kunnen zien”, zegt José Diego van het Institute of Physics van Cantabrië in Spanje, hoofdauteur van het artikel waarin de bevindingen worden beschreven. “Maar we kennen de ware aard van deze extra lens nog niet.”

Yan et al. Het artikel is geaccepteerd voor publicatie in de Astrofysisch tijdschrift. Diego et al. Het artikel werd gepubliceerd in Astronomie en astrofysica.

De hier getoonde Webb-gegevens zijn verkregen als onderdeel van het PEARLS GTO 1176-programma.

Referenties:

“JWST Pearls: Transients in the MACS J0416.1-2403 Field” door Haojing Yan, Ziyuan Ma, Pang Zheng Sun, Lifan Wang, Patrick Kelly, Jose M. Diego, Seth H. Cohen, Rogier A. Windhorst, Rolf A. Janssen, Norman A. Grogin, John F. Beckom, Christopher J. Conselius, Simon B. Chauffeur, Brenda Fry, Dan Coe, Madeline A. Marshall, Anton Quikemore, Christopher N.A. Wilmer, Aaron Robotham, Jordan C.J. de Silva, Jake Summers, Mario Nonino, Nor Pierzkal, Russell E. Ryan Jr., Rafael Ortiz III, Scott Tompkins, Rachana A. Bhatawdekar, Cheng Cheng, Adi Zitrin, SP Wilner, aanvaard, Astrofysisch tijdschrift.
arXiv:2307.07579

Referentie: “De Parel van JWST: Mothra, een nieuwe Kaiju-ster op z = 2,091, sterk versterkt door MACS0416, en de implicaties ervan voor modellen voor donkere materie” door Jose M. Diego, Bangzheng Sun, Haoqing Yan, Lucas J. Furtak, Eric Zachrisson, Liang Dai, Patrick Kelly, Mario Nonino, Nathan Adams, Ashish K. Mina, Stephen B. Wilner, Adi Zittrain, Seth H. Cohen, Jordan CJ de Silva, Rolf A. Jansen, Jake Summers, Roger A. Windhorst, Dan Coe, Christopher J. Conselici, Simon B. Chauffeur, Brenda Fry, Norman A. Grogen, Anton M. Quickmore, Madeleine A. Marshall, Noor Pierzkal, Aaron Robotham, Michael J. Rutkowski, Russell E. Ryan, Scott Tompkins, Christopher N.A. Wilmer en Rachana Bhatawdekar, 32 oktober 2023, Astronomie en astrofysica.
doi: 10.1051/0004-6361/202347556

De James Webb-ruimtetelescoop is ’s werelds toonaangevende observatorium voor ruimtewetenschap. Webb lost de mysteries van ons zonnestelsel op, kijkt verder dan de verre werelden rond andere sterren en onderzoekt de mysterieuze structuren en oorsprong van ons universum en onze plaats daarin. WEB is een internationaal programma onder leiding van NASA en zijn partners, de European Space Agency (ESA).Europese Ruimtevaartorganisatie) en de Canadian Space Agency.

De Hubble-ruimtetelescoop is een project van internationale samenwerking tussen NASA en de European Space Agency. NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, exploiteert de telescoop. Het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, voert wetenschappelijke operaties uit op Hubble en Webb. STScI wordt voor NASA beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, DC