Webb-telescoop ontdekt nieuw object in het vroege heelal
De James Webb-ruimtetelescoop, die sinds 2022 in gebruik is, heeft ongekende beelden van de kosmos opgeleverd. De scherpe beelden tonen een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van de Hubble-ruimtetelescoop, waardoor gedetailleerdere observaties van het universum mogelijk zijn. Onlangs is er een onderzoek gepubliceerd met nieuwe bevindingen op de preprint-server arXiv.
Deze mogelijkheid van Webb werd duidelijk bij analyse van de sterrenstelselcluster MACS J0308.9+2645, een record dat aanvankelijk afkomstig was van Hubble. Dit deel van de ruimte, rijk aan sterrenstelsels en zwaartekrachtlensverschijnselen, had eerder sterrenstelsels onthuld die ongeveer 13 miljard jaar geleden ontstonden, toen het universum nog maar 1 miljard jaar oud was. Dergelijke sterrenstelsels verschenen als vervormde ‘zwaartekrachtbogen’, waarbij hun licht werd versterkt door de massa van de cluster. Er wachtten echter nog andere ontdekkingen om onthuld te worden.
In recent onderzoek heeft astrofysicus Homer Dávila Gutierrez een nieuw object gelokaliseerd dat mogelijk een zwaartekrachtboog is binnen dezelfde cluster MACS J0308.9+2645.
Gutierrez staat bekend als de oprichter en directeur van SKYCR.ORG, een Spaanstalig nieuwsportaal gewijd aan astronomie en ruimteverkenning. Hij is ook de eerste burger van Costa Rica die wordt gekozen tot lid van de Royal Astronomical Society en de European Astronomical Society.
Meer over dit onderwerp: Leer hoe u de Grote Slenk van de Melkweg aan de nachtelijke hemel van augustus kunt identificeren
De onderzoeker bevestigde de detectie van de boogkandidaat, genaamd A1, na onderzoek van historische gegevens van de Near Infrared Camera (NIRCam) van de James Webb Space Telescope. Deze informatie werd verzameld tijdens Webb’s General Observation 5293-campagne.
Zwaartekrachtlensvorming, een fenomeen voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein, treedt op wanneer massieve objecten de ruimte-tijd krommen. Wanneer licht door dit zwaartekrachtveld gaat, wordt het vervormd en versterkt. Jarenlang hebben astronomen deze natuurlijke “lenzen”, gevormd door objecten op de voorgrond, gebruikt om zwakkere en verder weg gelegen lichtbronnen te visualiseren.
Het door Gutierrez geïdentificeerde sterrenstelsel vertoont de typische kenmerken van dit effect, met een uitgerekte en gebogen vorm. Hij ontdekte het A1-object door 54 openbare ruimtes te beoordelen die waren vastgelegd door JWST’s NIRCam, waarbij hij 1.591 potentiële kandidaten evalueerde. Van alles bleek alleen A1 een sterke kandidaat voor een zwaartekrachtboog, wat wijst op het mogelijke bestaan ervan in de vroege stadia van het universum.
Zoals Gutierrez uitlegt, maken drie essentiële factoren de A1 uniek. De geometrie ervan, die behoorlijk langwerpig is met een axiale verhouding van ongeveer 6,5, en de precieze tangentiële uitlijning ten opzichte van het midden van de cluster, zijn consistent met vervorming door zwaartekrachtlensvorming. Bovendien maakt zijn helderheid het de helderste bron onder de langwerpige bronnen in de regio, wat metingen vergemakkelijkt. Ten slotte is A1 niet opgenomen in een bestaande catalogus van zwaartekrachtlenzen, zoals SIMBAD, NED of VizieR.
De astrofysicus meldde dat, toen hij contact opnam met het team dat verantwoordelijk was voor het GO-5293-programma, werd bevestigd dat het object niet overlapte met andere onderzochte systemen. “Een echte, heldere, niet-gecatalogiseerde boogachtige bron in een enorme cluster geselecteerd door Planck maakte het onderzoek interessant,” zei hij.
Zie Ook
Voormalig vechter Prichard Colón sterft op 33-jarige leeftijd na tien jaar in een vegetatieve toestand
Wereldwijde veiling ter waarde van 11,9 miljoen dollar belicht zeldzame Braziliaanse munten ter waarde van maximaal 292 duizend dollar in 2026
Xbox-serviceabonnementen worden goedkoper na een verandering in de strategie
Met behulp van de fotometrische tool EAZY voor een multibandanalyse berekende Gutierrez een roodverschuivingswaarde van z ≈ 4,4. Deze gegevens plaatsen A1 in de eerste 1 miljard jaar van het bestaan van het universum. Een daaropvolgende analyse, waarbij gebruik werd gemaakt van een methode ontwikkeld door de Israëlische astrofysicus Ana Acebron in 2018, legde beperkingen op aan de massa van de MACS J0308.9+2645-cluster, wat aangeeft dat het A1-object een zevenvoudige vergroting onderging.
Met de gemaakte fotometrische aanpassingen blijkt A1 een sterrenstelsel te zijn met een roodverschuiving van ongeveer z ≈ 1,4, wat betekent dat we waarnemen hoe het er 9 miljard jaar geleden uitzag. Dit object bevindt zich achter de cluster MACS J0308.9+2645, die een roodverschuiving van z = 0,356 heeft en een van de zwaarste is die ooit is gedetecteerd. Het licht van A1 werd, toen het door de cluster ging, onderworpen aan een eenvoudige zwaartekrachtlens, wat resulteerde in een beeld dat werd uitgerekt en enigszins vergroot door de zwaartekracht van de cluster, en niet meerdere beelden.
“De geschatte positie van A1, ongeveer 51 boogseconden verwijderd van het röntgencentrum van de cluster, en de tangentiële verlenging ervan komen goed overeen met de waargenomen afbeelding”, zei Gutierrez. Hij voegde eraan toe dat de laatste test, die een bijgewerkt zwaartekrachtlensmodel van de cluster met recente JWST-gegevens omvat, nog in ontwikkeling is.
Het onderzoek wees ook op de aanwezigheid van een tweede potentieel vergelijkbaar object, genaamd A2, dat geometrische kenmerken deelt met A1. Deze lichtbron is echter aanzienlijk zwakker, kleiner, uitgerekt en de fotometrische meting is minder nauwkeurig. De geprojecteerde afstand van A2 ten opzichte van de centrale cluster is vergelijkbaar met die van A1.
“Deze situatie is relevant omdat het fotometrische probleem dat de initiële schatting van de roodverschuiving van A1 beïnvloedde – waarbij catalogusmetingen slechts een klein deel van het licht van een uitgebreide bron opvangen – een verdere impact heeft op een minder lichtgevende bron zoals A2”, legt Gutierrez uit. Hij beschouwde de aard en de roodverschuiving van A2 als punten die moesten worden opgehelderd, in afwachting van dezelfde gecorrigeerde heranalyse als toegepast op A1.
Het meest opwindende resultaat van deze bevindingen is de aanwijzing dat talloze andere vroege kandidaat-sterrenstelsels mogelijk verborgen zijn in de gegevens verzameld door de Webb-telescoop.
Over hetzelfde thema: De roze planeet GJ504b vertoont zoute wolken in de nieuwe James Webb Telescope-survey, wat duidt op een bijzondere atmosfeer
“De openbare collectie van Webb groeit in een tempo dat de capaciteit van individuele analyse te boven gaat, en deze ontdekking toont aan dat eerder vrijgegeven gegevens cruciale informatie bevatten die toegankelijk is voor toegewijde onderzoekers”, aldus Gutierrez. Hij wees ook op een belangrijke les: geautomatiseerde catalogusfotometrie kan aanzienlijke fouten genereren voor grote bronnen, zoals in het geval waarin aanvankelijk een veel grotere roodverschuiving werd gesuggereerd. Daarom zijn verificatie, nieuwe onafhankelijke metingen en communicatie met het oorspronkelijke programmateam essentieel.
“De meest lonende stap in dit hele proces was samenwerking: het GO-5293-team gaf hun steun, bevestigde dat het object niet was gecatalogiseerd en nu ontwikkelen we gezamenlijk hun bijgewerkte lensmodel om de aard van A1 te definiëren”, concludeerde hij. Hij benadrukte het belang van partnerschappen tussen autonome onderzoekers en programmateams die gebruik maken van publieke data, wat de ideale werking van het Webb-archief illustreert.
