naujos nuotraukos iš[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope (JWST) reveal for the first time galaxies with stellar bars — elongated features of stars stretching from the centers of galaxies into their outer disks — at a time when the universe was a mere 25% of its present age. The finding of so-called barred galaxies, similar to our Milky Way, this early in the universe will require astrophysicists to refine their theories of galaxy evolution.

Prior to JWST, images from the Hubble Space Telescope had never detected bars at such young epochs. In a Hubble image, one galaxy, EGS-23205, is little more than a disk-shaped smudge, but in the corresponding JWST image taken this past summer, it’s a beautiful spiral galaxy with a clear stellar bar.

“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.

Šis modeliavimas parodo, kaip formuojasi žvaigždžių strypai (kairėje) ir strypų varomi dujų srautai (dešinėje). Žvaigždžių juostos vaidina svarbų vaidmenį galaktikos evoliucijoje, nukreipdamos dujas į centrinius galaktikos regionus, kur jos greitai virsta naujomis žvaigždėmis, 10–100 kartų greičiau nei likusioje galaktikos dalyje. Juostos taip pat netiesiogiai padeda formuotis supermasyvioms juodosioms skylėms galaktikų centruose, nukreipdamos dujinę kelio dalį. Autoriai: Françoise Combes, Paryžiaus observatorija

Juostų atradimas šiais ankstyvaisiais amžiais keliais būdais sukrėtė galaktikų evoliucijos scenarijus.

„Šis ankstyvas juostų aptikimas reiškia, kad galaktikų evoliucijos modeliai dabar turi naują kelią per juostas, kad paspartintų naujų žvaigždžių gamybą ankstyvame amžiuje“, – sakė Jogee.

Ir šių ankstyvųjų juostų egzistavimas meta iššūkį teoriniams modeliams, nes juos reikia pakoreguoti pagal galaktikos fiziką, kad būtų galima numatyti teisingą juostų gausą. Savo būsimuose dokumentuose komanda išbandys skirtingus modelius.

JWST vaizdų montažas rodo šešis baruotų galaktikų pavyzdžius, iš kurių du atspindi didžiausią iki šiol įvertintą ir apibūdintą atkūrimo laiką. Kiekvieno skaičiaus viršuje kairėje esančios etiketės rodo kiekvienos galaktikos retrogradinį laiką, kuris svyruoja nuo 8,4 iki 11 milijardų metų (Gyr), kai visata buvo tik 40–20 % dabartinio amžiaus. Autoriai: NASA / CEERS / Teksaso universitetas Ostine

JWST gali geriau atskleisti tolimųjų galaktikų struktūras nei Hablas dėl dviejų priežasčių: pirma, didesnis veidrodis suteikia jam daugiau šviesos rinkimo galimybių, leidžiančių matyti toliau ir didesne raiška. Antra, jis gali geriau matyti dulkes, nes stebi ilgesnius infraraudonųjų spindulių bangos ilgius nei Hablo teleskopas.

Bakalauro studentai Edenas Wise’as ir Zilei Chen atliko svarbų vaidmenį tyrime, vizualiai apžvelgdami šimtus galaktikų, ieškodami tų, kurios turėjo juosteles, o tai padėjo susiaurinti sąrašą iki kelių dešimčių, kad kiti tyrinėtojai galėtų jį analizuoti atlikdami intensyvesnius skaičiavimus. . Artėjant.

Nuoroda: „Pirmiausia pažvelkite į z > 1 juostą likusioje artimojo infraraudonųjų spindulių kadro dalyje su JWST ankstyvaisiais CEERS vaizdais“, autoriai Yuchen Guo, Sharda Joji, Stephen L Finkelstein, Zili Chen, Aiden Weiss, Michaela P Bagley, Guillermo Barrow, Stegen ir Wittsas, Dale’as D. Kosevskis, Jehanas S. Kartaltepe, Elizabeth J. McGrathas, Henry C. Fergusonas, Bahramas Mobacheris, Mauro Giavalescu, Ray A. Lucas, George A. Zavala, Jennifer M. Lutz, Norman A. Grojean, Mark Huertas-Company, Jesus 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 G. Cleary, Rosemary T. Cogan, MC Cooper, Luca Constantin, Darren Croton, Kelsey Davis, Alexandre de la Vega, Avishai Dekel, Maximilian Franco, Jonathan P. Gardner, Ben W. Holwerda, Taylor A. Hutchison, Viraj Pandya, Pablo G. Perez-Gonzalez, Swara Ravindranath, Caitlin Rose, Jonathan R. Trumpas, Weichen Wang priimtas, Astrofizikos žurnalo laiškai.
arXiv: 2210.08658

Kiti bendraautoriai iš Ostino universiteto yra Stephenas Finkelsteinas, Michaela Bagley ir Maximilianas Franco. Dešimtys bendraautorių iš kitų institucijų yra kilę iš JAV, Jungtinės Karalystės, Japonijos, Ispanijos, Prancūzijos, Italijos, Australijos ir Izraelio.

Finansavimą šiems tyrimams iš dalies skyrė Rolando K. Blumbergo astronomijos fondas, Heising-Simons fondas ir NASA. Šiame darbe buvo panaudoti Teksaso pažangiojo skaičiavimo centro ištekliai, įskaitant Frontera, galingiausią superkompiuterį Amerikos universitete.