<
div>
De radiotelescoop-array ALMA heeft de exacte kosmische leeftijd van een ver JWST-geïdentificeerd sterrenstelsel, GHZ2/GLASS-z12, nauwkeurig bepaald op 367 miljoen jaar na de oerknal. ALMA’s diepe spectroscopische waarnemingen onthulden een spectrale emissielijn geassocieerd met geïoniseerde zuurstof nabij het sterrenstelsel, waarvan de waargenomen frequentie is verschoven vanwege de uitdijing van het heelal sinds de lijn werd uitgezonden. Deze waarneming bevestigt dat de JWST in staat is om uit te kijken om afstanden vast te leggen, en kondigt een grote sprong voorwaarts aan in ons vermogen om de vorming van de vroegste sterrenstelsels in het heelal te begrijpen. Credits: NASA / ESA / CSA / T. Treu, UCLA / NAOJ / T. Bakx, Nagoya U.
Een nieuwe studie onder leiding van een gezamenlijk team van <span class= »glossaryLink » aria-describedby= »tt » data-cmtooltip= »
Universiteit van Nagoya
Nagoya University, soms afgekort als NU, is een Japanse nationale onderzoeksuniversiteit in Chikusa-ku, Nagoya. Het was de zevende Imperial University in Japan, een van de eerste vijf Designated National University en door de Japanse regering geselecteerd als een Top Type-universiteit van Top Global University Project. Het is een van de hoogst genoteerde instellingen voor hoger onderwijs in Japan.
” data-gt-translate-attributen=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Nagoya University en het National Astronomical Observatory of Japan hebben de kosmische ouderdom van een heel ver sterrenstelsel gemeten. Het team gebruikte de ALMA radiotelescoop opstelling om een radiosignaal te detecteren dat ongeveer 97% van de leeftijd van het heelal heeft afgelegd. Deze ontdekking bevestigt het bestaan van sterrenstelsels in het zeer vroege heelal, gevonden door de <span class= »glossaryLink » aria-describedby= »tt » data-cmtooltip= »
James Webb-ruimtetelescoop
De James Webb-ruimtetelescoop (JWST of Webb) is een in een baan om de aarde draaiend infraroodobservatorium dat de ontdekkingen van de Hubble-ruimtetelescoop zal aanvullen en uitbreiden. Het bestrijkt langere golflengten van licht, met sterk verbeterde gevoeligheid, waardoor het in stofwolken kan kijken waar sterren en planetaire systemen zich tegenwoordig vormen, en verder terug in de tijd kan kijken om de eerste sterrenstelsels te observeren die zich in het vroege universum hebben gevormd.
” data-gt-translate-attributen=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>James Webb Ruimtetelescoop. Het onderzoek is gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.
Het sterrenstelsel, genaamd GHZ2/GLASS-z12, werd aanvankelijk geïdentificeerd in het JWST GLASS-onderzoek, een onderzoek dat het verre heelal en achter enorme clusters van sterrenstelsels observeert. Deze waarnemingen bestaan uit meerdere beelden waarbij gebruik wordt gemaakt van verschillende breedbandige kleurfilters, vergelijkbaar met de afzonderlijke RGB-kleuren in een camera. Voor verre sterrenstelsels duurt het zo lang voordat het licht ons bereikt dat de uitdijing van het heelal de kleur van dit licht heeft verschoven naar het rode uiteinde van het zichtbare lichtspectrum in de zogenaamde roodverschuiving. De rode kleur van GHZ2/GLASS-z12 hielp onderzoekers daarom om het te identificeren als een van de meest overtuigende kandidaten voor een ver sterrenstelsel dat ze waarnamen.
Zoveel heldere verre sterrenstelsels werden geïdentificeerd in de eerste paar weken van James Webb Space Telescope (JWST) observaties dat het ons basisbegrip van de vorming van de vroegste uitdaagde sterrenstelsels. Deze rode kleuren zijn echter slechts indicatief voor een ver sterrenstelsel en zouden in plaats daarvan een zeer stofrijk sterrenstelsel kunnen zijn dat zich voordoet als een verder weg gelegen object. Alleen directe waarnemingen van spectraallijnen – lijnen in het lichtspectrum van een melkwegstelsel die worden gebruikt om de aanwezige elementen te identificeren – kunnen de werkelijke afstanden van deze sterrenstelsels robuust bevestigen.
Onmiddellijk na de ontdekking van deze vroege melkwegkandidaten, begonnen twee vroege onderzoekers aan Universiteit van Nagoya en de Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan gebruikte de veertig radiotelescopen van de <span class= »glossaryLink » aria-describedby= »tt » data-cmtooltip= »
ALMA
De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) is de grootste faciliteit ter wereld voor waarnemingen in het millimeter/submillimeter-regime. ALMA bestaat uit 66 zeer nauwkeurige schotelantennes met een diameter van 12 meter of 7 meter en verspreid over afstanden tot 16 kilometer. Het is een internationaal partnerschap tussen Europa, de Verenigde Staten, Japan en de Republiek Chili.
” data-gt-translate-attributen=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>ALMA-array in Chili om te zoeken naar een spectraallijn om de ware leeftijd van de sterrenstelsels te bevestigen.
Het beeld van sterrenstelsel GHZ2/GLASS-z12 met het bijbehorende ALMA-spectrum. ALMA’s diepe spectroscopische waarnemingen onthulden een spectrale emissielijn geassocieerd met geïoniseerde zuurstof nabij het sterrenstelsel, waarvan de waargenomen frequentie is verschoven vanwege de uitdijing van het heelal sinds de lijn werd uitgezonden. Credits: NASA / ESA / CSA / T. Treu, UCLA / NAOJ / T. Bakx, Nagoya U.
ALMA wees naar GHZ2/GLASS-z12 om te zoeken naar een emissielijn die verband houdt met zuurstof met de verwachte frequentie die wordt gesuggereerd door de JWST-waarnemingen. Zuurstof is een typisch overvloedig element in verre sterrenstelsels vanwege de relatief korte tijdschaal van vorming, daarom koos het team ervoor om te zoeken naar een zuurstofemissielijn om de kans op detectie te vergroten.
Door het signaal van elk van zijn 12-meter telescopen te combineren, kon ALMA de emissielijn in de buurt van de positie van het sterrenstelsel detecteren. De waargenomen roodverschuiving van de lijn geeft aan dat we het sterrenstelsel zien zoals het er slechts 367 miljoen jaar na de Oerknal.
« De eerste beelden van de James Webb Space Telescope onthulden zoveel vroege sterrenstelsels, dat we vonden dat we de resultaten moesten testen met behulp van het beste observatorium op aarde », zegt hoofdauteur Tom Bakx van Nagoya University. « Het was een zeer opwindende tijd om een observationele astronoom te zijn, en we konden de status van de waarnemingen volgen die de JWST-resultaten in realtime zullen testen. »
« We waren aanvankelijk bezorgd over de kleine variatie in positie tussen de gedetecteerde zuurstofemissielijn en het sterrenstelsel dat door Webb werd gezien », merkt auteur Tom Bakx op, « maar we hebben gedetailleerde tests op de waarnemingen uitgevoerd om te bevestigen dat dit echt een robuuste detectie is, en het is heel moeilijk uit te leggen door middel van een andere interpretatie.”
Mede-hoofdauteur Jorge Zavala van het National Astronomical Observatory of Japan voegt eraan toe: « De heldere lijnemissie geeft aan dat dit sterrenstelsel zijn gasreservoirs snel heeft verrijkt met elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium. Dit geeft ons enkele aanwijzingen over de vorming en evolutie van de eerste generatie sterren en hun levensduur. De kleine scheiding die we zien tussen het zuurstofgas en de emissie van de sterren zou er ook op kunnen wijzen dat deze vroege sterrenstelsels te lijden hadden onder gewelddadige explosies die het gas wegbliezen van het centrum van de melkweg naar het gebied rond de melkweg en zelfs daarbuiten.”
“Deze diepgaande ALMA-waarnemingen leveren robuust bewijs voor het bestaan van sterrenstelsels in de eerste paar honderd miljoen jaar na de <span class= »glossaryLink » aria-describedby= »tt » data-cmtooltip= »
Oerknal
De oerknal is het leidende kosmologische model dat verklaart hoe het universum zoals wij dat kennen ongeveer 13,8 miljard jaar geleden begon.
” data-gt-translate-attributen=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Big Bang, en bevestigt de verrassende resultaten van de Webb-waarnemingen. Het werk van JWST is nog maar net begonnen, maar we zijn onze modellen van de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal al aan het aanpassen aan deze waarnemingen. De gecombineerde kracht van Webb en de radiotelescoop-array ALMA geeft ons het vertrouwen om onze kosmische horizon steeds dichter bij de dageraad van het heelal te brengen.”
