Изучая карликовую галактику Вольфа-Лундмарка-Мелотта, находящуюся примерно в 3 миллионах световых лет от нас, JWST из первых рук раскрывает историю звездообразования во Вселенной.
Ключевые выводы
- Вначале Вселенная состояла почти исключительно из водорода и гелия, а более тяжелые элементы образовывались только после звездообразования.
- В то время как большие, массивные галактики, подобные Млечному Пути, непрерывно формируют звезды в течение многих миллиардов лет, многие более мелкие галактики образовали звезды практически одновременно, давая нам возможность заглянуть в космическое прошлое.
- Одна из таких галактик, Вольф-Лундмарк-Мелотт (WLM), находится здесь, в нашей Местной группе, всего в 3 миллионах световых лет от нас. Вот что увидел JWST, когда заглянул внутрь.
Как и когда образовались звезды во Вселенной?
В скоплении Терзан 5 есть много более старых звезд с меньшей массой (бледные и отмечены красным цветом), а также более горячие, молодые звезды с большей массой, некоторые из которых будут генерировать железо и даже более тяжелые элементы. Он содержит смесь звезд населения I и населения II, что указывает на то, что это скопление претерпело несколько эпизодов звездообразования. Различные свойства разных поколений могут привести нас к выводам об начальном содержании легких элементов и содержат ключи к разгадке истории звездообразования в нашем космосе.
Чтобы ответить, мы должны оглянуться назад через космическое время.
Галактики, сравнимые с современным Млечным Путем, многочисленны на протяжении всего космического времени, они увеличились в массе и имеют более развитую структуру в настоящее время. Более молодые галактики по своей природе меньше, голубее, более хаотичны, богаче газом и имеют меньшую плотность тяжелых элементов, чем их современные аналоги, а их история звездообразования развивается с течением времени. Большинство звезд во Вселенной образовались непропорционально давно, а не относительно недавно.
Но отдельные звезды различимы только в ближайших галактиках.
На этом изображении, как ни странно, видны звезды в гало Галактики Андромеды. Яркая звезда с дифракционными всплесками находится внутри нашего Млечного Пути, в то время как отдельные видимые точки света - это в основном звезды из нашей соседней галактики: Андромеды. Однако за ним лежит множество тусклых пятен, галактик, которые сами по себе являются галактиками. Отдельные звезды могут быть различимы в галактиках на расстоянии до десятков миллионов световых лет, но это всего лишь одна галактика на миллиард. Для 94% галактик мы не можем достичь их звезд, даже если мы отправимся сегодня и полетим к ним со скоростью света.
Большие галактики, похожие на Млечный Путь, формировали звезды на протяжении всей своей истории.
Большая спиральная галактика Мессье 51, также известная как галактика Водоворот, имеет широкие, вытянутые спиральные рукава, скорее всего, из-за ее гравитационного взаимодействия с соседней галактикой, которая тянет ее. Хотя сейчас общеизвестно, что эти космические спирали сами по себе являются галактиками, доказательства, необходимые для такого вывода, появились только в 1923 году: ровно 100 лет назад.
Но меньшие галактики образовали звезды все сразу, давным-давно, в нашей Местной группе.
Большинство галактик содержат лишь несколько областей звездообразования: там, где коллапсирует газ, формируются новые звезды, а в пузыре, окружающем эту область, обнаруживается ионизированный водород. В галактике со вспышкой звездообразования почти вся галактика сама по себе является областью звездообразования, причем M82, галактика Сигара, расположенная сразу за пределами Местной группы, является ближайшей к ней с такими свойствами. Излучение горячих молодых звезд ионизирует различные атомарные и молекулярные газы, особенно в центральной части галактики. Вспышки, сверхновые звезды и радиация будут обычным явлением в этих средах.
Одной из таких галактик является Вольф-Лундмарк-Мелотт: WLM, всего в 3,04 миллиона световых лет от нас.
На этом широкоугольном снимке показано небо вокруг карликовой галактики WLM в созвездии Кита (Морское Чудовище). Это изображение было создано из изображений, являющихся частью Оцифрованного обзора неба 2. Голубоватое сгусток в центре изображения - галактика WLM; яркие цветные остроконечные точки, в том числе красные и желтые, - это просто звезды переднего плана в нашем собственном Млечном Пути.
WLM в созвездии Кита гравитационно связан с нами, двигаясь к нам со скоростью 122 км/с.
На этой карте многих галактик Местной группы выделены три крупнейших члена: Андромеда, Млечный Путь и Треугольник. Галактика WLM, показанная внизу изображения, находится примерно в 3 миллионах световых лет от Млечного Пути и крайне изолирована. Он содержит одни из самых старых и нетронутых звезд на нашем космическом заднем дворе, достаточно близко, чтобы их можно было разрешить обсерваториями, такими как JWST.
Большая часть его внутренних звезд образовалась внезапно: 13 миллиардов лет назад.
На этом изображении, полученном камерой ESO OmegaCAM на обзорном телескопе VLT, показана одинокая галактика, известная как Вольф-Лундмарк-Мелотт (WLM). Несмотря на то, что WLM считается частью нашей Местной группы из десятков галактик, она стоит особняком на внешних краях группы и является одним из ее самых удаленных членов. Его изоляция от всех других членов Местной группы замечательна и помогает открыть уникальное окно в наше космическое прошлое.
Эти звезды очень чистые, в них содержится всего 0,6% тяжелых элементов, обнаруженных на Солнце.
Здесь, на окраине карликовой галактики Вольф-Лундмарк-Мелотт (WLM), можно увидеть звезды различных цветов и яркости, как показала камера ESO OmegaCAM на обзорном телескопе VLT. Галактика настолько изолирована, что, возможно, никогда не взаимодействовала и не сливалась с какой-либо другой галактикой с момента своего образования более 13 миллиардов лет назад, и самые бедные металлами звезды в ней, выделенные здесь, подтверждают эту картину.
Новые звезды все еще спорадически формируются внутри, но эти «старые» звезды представляют собой реликтовое, древнее население.
Единственное известное шаровое скопление WLM такое же старое и бедное металлами.
Это впечатляющее шаровое скопление принадлежит не Млечному Пути, а карликовой галактике WLM, расположенной примерно в 3,04 миллиона световых лет от нас. Это чрезвычайно бедное металлами, но по какой-то причине это единственное известное шаровое скопление, принадлежащее WLM. Большинство шаровых скоплений видны только тогда, когда они находятся рядом: после того, как за миллиарды лет не образовалось ни одной новой звезды. Но благодаря JWST и гравитационному линзированию у нас есть возможность увидеть глобулы такими, какими они были, когда они активно формировали звезды: не все в первый и единственный раз.
Но новое представление JWST дает поразительные новые идеи.
Это изображение представляет собой полное поле зрения карликовой галактики WLM, расположенной на окраине Местной группы, полученной камерой JWST NIRCam. Пыль внутри этой галактики распределена асимметрично, как и звезды. Левые области этого изображения расположены ближе к галактическому центру, а правая сторона представляет более удаленные и, следовательно, более нетронутые области.
Это большое улучшение по сравнению с предыдущим инфракрасным изображением Спитцера.
Часть карликовой галактики Вольфа-Лундмарка-Мелотта (WLM), полученная инфракрасной камерой космического телескопа Спитцер (слева) и камерой ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба (справа). Изображения демонстрируют замечательную способность Уэбба различать слабые звезды за пределами Млечного Пути. Невероятное параллельное улучшение разрешения, светосилы и количества фильтров сразу бросается в глаза даже неопытному глазу на этих изображениях.
Даже его слабые, тусклые звезды-компоненты легко разрешаются.
Расположенная в нескольких миллионах световых лет от галактик Млечный Путь, Андромеды и Треугольника, карликовая галактика Вольфа-Лундмарка-Мелотта (WLM) чрезвычайно изолирована в нашей Местной группе. Звезды, которые видны внутри, в значительной степени сформировались все сразу и давно, а это означает, что мы фактически оглядываемся на реликвию из ранней Вселенной, когда мы исследуем эту галактику с достаточной детализацией, которую обеспечивает инструмент JWST NIRCam.
Камера NIRCam от JWST показывает многие тысячи отдельных объектов.
Эта область с высокой плотностью звезд из карликовой галактики Вольфа-Лундмарка-Мелотта (WLM) содержит несколько ярких звезд с более высокой светимостью, но большинство присутствующих здесь звезд очень старые и очень бедные. в содержании металлов, что позволило астрономам, которые оттачивали эти популяции, открыть много фактов о том, как такие звезды формировались и развивались, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет.
Регионы с низкой плотностью демонстрируют более нетронутое звездное население.
Области с низкой плотностью звезд и пыли внутри карликовой галактики WLM находятся недалеко от окраин и подверглись очень незначительному звездообразованию после большого взрыва, произошедшего сразу 13 миллиардов лет назад. Изучение этих древних звезд может помочь нам понять, как формировались звезды в ранней Вселенной, когда с момента горячего Большого взрыва прошло менее 1 миллиарда лет.
В самых запыленных регионах рекомендуется проводить зачистку с напором.
Самые запыленные части карликовой галактики Вольфа-Лундмарка-Мелотта (WLM) демонстрируют признаки небольшого количества покоящегося, продолжающегося звездообразования, а также некоторые свидетельства того, что этот газ удаляется под действием напорного давления. Возможно, хотя слияния и взаимодействия были редкостью для WLM, внутри Местной группы есть сгустки газообразной межгалактической материи, с которыми она регулярно сталкивается.
Иногда проглядывают фоновые галактики.
Часть карликовой галактики Вольфа-Лундмарка-Мелотта (WLM), полученная камерой ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба. В этой области видны некоторые из звезд, расположенных в пределах WLM, примерно в 3 миллионах световых лет от нас, а также множество фоновых галактик разных размеров и расстояний. Вселенная, даже когда мы смотрим в близлежащую галактику, не может не раскрыться, когда мы смотрим глазами JWST.
Научные исследования раскроют, как звезды формировались давным-давно в первозданной среде ранней Вселенной.
Впечатление художника об окружающей среде в ранней Вселенной после того, как сформировались, жили и умерли первые несколько триллионов звезд. Хотя в ранней Вселенной есть источники света, свет очень быстро поглощается межзвездной/межгалактической материей, пока не завершится реионизация. Хотя JWST может когда-нибудь обнаружить свидетельства существования этих ранних звезд, единственные звезды, которые можно различить по отдельности, расположены в галактиках, очень близких к нашей.
Mostly Mute Monday рассказывает астрономическую историю с помощью изображений, визуальных эффектов и не более 200 слов. Меньше болтай; улыбайся больше.