Teleskop Jamesa Webba odkrywa dla nas wnętrza galaktyk – są pierwsze zdjęcia

Po raz pierwszy obrazy o wysokiej rozdzielczości wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba oferują wgląd w złożone wzory wewnętrznego pyłu pobliskich galaktyk gwiazdotwórczych.

Pył kosmiczny, będący jednym z najbardziej fundamentalnych budulców we Wszechświecie, jest niezbędnym składnikiem wzrostu galaktyk. Po rozproszeniu, te maleńkie ziarenka pomagają zasiać nasiona, z których powstają zarówno gwiazdy, jak i planety. Jednak dopiero niedawno, dzięki nowym technologiom, astronomowie zaczęli rzucać jaśniejsze światło na ich skomplikowaną fizykę.

Kierowany przez naukowców z The Ohio State University, zespół astronomów wykorzystał dane zebrane przez Instrument Średniej Podczerwieni Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do stworzenia wizualizacji 19 galaktyk spiralnych znajdujących się stosunkowo blisko Drogi Mlecznej. Badając światło podczerwone – długości fal niewidoczne gołym okiem – niezwykle precyzyjne obrazy ujawniają, w jaki sposób pył tworzy kosmiczne struktury, po podgrzaniu go przez masywne młode gwiazdy, jak i otaczające promieniowanie przestrzeni międzygwiezdnej.

„Korzystając z tych zupełnie nowych danych, jesteśmy w stanie zobaczyć rozkład emisji pyłu i określić, jak wygląda materiał międzygwiazdowy w dyskach tych galaktyk” – powiedziała Debosmita Pathak z Ohio State University, główna autorka badania.

Zdjęcia zostały wykonane przez Teleskop Jamesa Webba w ramach projektu PHANGS-JWST Cycle 1 Treasury, który wykorzystuje teleskopy o dużej mocy do lepszego zrozumienia ewolucji galaktyk. Badacze wykorzystali dane zebrane z pierwszego roku obserwacji Webba do stworzenia pomiarów funkcji rozkładu prawdopodobieństwa (PDF), które przedstawiają emisje pyłu galaktyk w średniej podczerwieni.

Odkryli oni, że dyski galaktyk w podczerwieni wykazują zarówno normalny rozkład gazu (reprezentowany na wykresach PDF jako wysoki pik), jak i wysoki rozkład (pojawiający się jako łagodne nachylenie). Podczas gdy regiony, w których znajdują się młode struktury gwiazdotwórcze, wyglądają zauważalnie inaczej, kształt i szerokość rozkładu rozproszonego gazu w tych galaktykach pozostawały spójne.

„Wewnętrza galaktyk są dynamiczne i różnią się pomiędzy sobą, ale gdy usuniemy centra z obrazu, dyski tych galaktyk wyglądają bardzo podobnie do siebie” – tłumaczy Pathak.

Wzory światła podczerwonego emitowanego przez obserwowane galaktyki wydają się być jednolite, gęstość gazu wewnątrz dysków galaktycznych podąża za określonym wzorem, nawet jeśli jest kształtowana przez bardzo różne środowiska galaktyczne. Badanie na ten temat zostało opublikowane w The Astronomical Journal.

„Ponieważ pył ten stanowi paliwo dla przyszłych pokoleń gwiazd, podobieństwo, jakie obserwujemy między galaktykami, sugeruje, że niektóre aspekty powstawania gwiazd i planet mogą być uniwersalne w różnych galaktykach” – mówi Pathak.

„Trudno jest nam uzyskać odległą perspektywę na Drogę Mleczną. To badanie mówi nam, że gdyby spojrzeć na nią z zewnątrz, zobaczylibyśmy coś podobnego do tego, co widzieliśmy w przypadku kilku pobliskich galaktyk” – dodaje.

Co więcej, pogłębienie naszego obecnego zrozumienia struktury pobliskich galaktyk może prowadzić do lepszego zrozumienia nie tylko budowy naszej galaktyki, ale również całej astrofizyki, w tym tego, jak różne obiekty we Wszechświecie pasują do siebie.

„Nie można obserwować wszystkich galaktyk we Wszechświecie w tak wysokich rozdzielczościach, więc pomaga nam to w formułowaniu ogólnych stwierdzeń ilościowych na ich temat, ponieważ pozwala nam to na ekstrapolację coraz większej liczby galaktyk w przyszłości” – tłumaczy Debosmita Pathak.

Emil Gołoś