Два вида части галактики WLM: один сделан космическим телескопом Хаббла НАСА (слева), второй — космическим телескопом Джеймса Уэбба. Авторы и права: НАСА/ЕКА/CSA/IPAC/Университет Кристен МакКуинн-Рутгерс.
Используя массивные наборы данных, собранные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА, исследовательская группа под руководством астронома из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике находит ключи к разгадке условий, существующих в ранней Вселенной.
По словам исследователей, команда каталогизировала возраст звезд в галактике Вольфа-Лундмарка-Мелотта (WLM), создав наиболее подробную ее картину. WLM, сосед Млечного Пути, является активным центром звездообразования, включающим древние звезды, образовавшиеся 13 миллиардов лет назад.
«Заглянув так глубоко и увидев так ясно, мы смогли — фактически — вернуться в прошлое», — сказала Кристен МакКуинн, доцент кафедры физики и астрономии Школы искусств и наук, возглавлявшая исследование. исследования, описанные в The Astrophysical Journal. «По сути, вы собираетесь провести своего рода археологические раскопки, чтобы найти звезды с очень малой массой, которые образовались на ранних этапах истории Вселенной».
МакКуинн выразил благодарность кластеру высокопроизводительных вычислений Amarel, управляемому Управлением перспективных компьютерных исследований Рутгерса, за то, что он позволил команде рассчитать историю звездного развития галактики. По словам МакКуинна, один из аспектов исследования заключался в том, чтобы провести один массивный расчет и повторить его 600 раз.
По ее словам, крупные вычислительные усилия также помогли подтвердить калибровку телескопов и процедуры обработки данных, которые принесут пользу широкому научному сообществу.
Так называемые галактики с «малой массой» представляют особый интерес для МакКуинна. Поскольку считается, что они доминировали в ранней Вселенной, они позволяют исследователям изучать образование звезд, эволюцию химических элементов и влияние звездообразования на газ и структуру галактики. Слабые и разбросанные по небу, они составляют большинство галактик в локальной вселенной. Усовершенствованные телескопы, такие как «Уэбб», позволяют ученым рассмотреть их поближе.
WLM — «неправильная» галактика, то есть она не имеет четкой формы, например спирали или эллипса, — была открыта немецким астрономом Максом Вольфом в 1909 году и более подробно охарактеризована в 1926 году шведским астрономом Кнутом Лундмарком и британским астрономом. Филибер Жак Мелотт. Она расположена на окраине Местной группы, группы галактик в форме гантелей, в которую входит Млечный Путь.
Маккуинн отметил, что нахождение на границе Местной группы защитило WLM от разрушительного воздействия смешения с другими галактиками, оставив ее звездное население в первозданном состоянии и полезное для изучения. WLM также интересен астрономам, потому что это динамичная, сложная система с большим количеством газа, позволяющего ей активно формировать звезды.
Чтобы сформулировать историю звездообразования в галактике — скорость, с которой рождались звезды в разные эпохи во Вселенной, — МакКуинн и ее команда использовали телескоп, чтобы тщательно изучить участки неба, содержащие сотни тысяч отдельных звезд. Чтобы определить возраст звезды, они измерили ее цвет (показатель температуры) и яркость.
«Мы можем использовать то, что мы знаем об эволюции звезд и о том, что указывают эти цвета и яркость, чтобы по сути состарить звезды галактики», — сказал МакКуинн, добавив, что затем исследователи подсчитали звезды разного возраста и наметили уровень рождаемости звезд на протяжении всей истории галактики. Вселенная. «В конечном итоге вы получаете представление о том, насколько стара эта структура, на которую вы смотрите».
Каталогизация звезд таким образом показала исследователям, что способности WLM к созданию звезд со временем приходили в упадок. Наблюдения команды, которые подтверждают более ранние оценки ученых, использующих космический телескоп Хаббл, показывают, что галактика производила звезды на ранних этапах истории Вселенной в течение периода в 3 миллиарда лет. На какое-то время оно остановилось, а затем возобновилось.
МакКуинн сказала, что, по ее мнению, пауза была вызвана условиями, характерными для ранней Вселенной.
«Вселенная тогда была очень горячей», — сказала она. «Мы думаем, что температура Вселенной привела к нагреву газа в этой галактике и на какое-то время остановило звездообразование. Период охлаждения длился несколько миллиардов лет, а затем звездообразование возобновилось».
Исследование является частью Программы раннего выпуска НАСА, в рамках которой назначенные ученые работают с Научным институтом космического телескопа и проводят исследования, направленные на то, чтобы подчеркнуть возможности Уэбба и помочь астрономам подготовиться к будущим наблюдениям.
НАСА запустило телескоп Уэбба в декабре 2021 года. Инструмент с большими зеркалами вращается вокруг Солнца на расстоянии миллиона миль от Земли. Ученые соревнуются за время, проведенное в телескопе, чтобы изучить множество тем, включая состояние ранней Вселенной, историю Солнечной системы и поиск экзопланет.
«Эта программа принесет много научных результатов, которые еще не были реализованы», — сказал МакКуинн.
Среди других исследователей Рутгерса, участвовавших в исследовании, были Макс Ньюман, докторант, и Роджер Коэн, научный сотрудник факультета физики и астрономии Школы искусств и наук Рутгерса.
Информация от: Университетом Рутгерса
