16 april 2024

Webb onthult nieuwe details in Pandora’s Cluster – nieuw venster op kosmologie

Astronomen hebben met de James Webb Space Telescope een nieuw ‘deep field’ vastgelegd van Pandora’s Cluster (Abell 2744), met nooit eerder vertoonde details. Bij het internationale onderzoek zijn Marijn Franx en Mariska Kriek (beiden Universiteit Leiden), Pratika Dayal (Rijksuniversiteit Groningen) en Ivo Labbé (Swinburne University of Technology in Melbourne, Australië) betrokken. De resultaten zijn beschreven in vier wetenschappelijke artikelen (zie de lijst aan het einde van de blog).

Webb-opname van Pandora’s Cluster met naar schatting 50.000 bronnen van nabij-infrarood licht. NIRSpec-gegevens zullen zowel afstandsmetingen als details over de samenstelling van geselecteerde bronnen opleveren, wat een schat aan voorheen onbereikbare informatie oplevert over het heelal en hoe het zich in de loop der tijd heeft ontwikkeld. Credits: science: NASA, ESA, CSA, Ivo Labbe (Swinburne), Rachel Bezanson (University of Pittsburgh); image processing: Alyssa Pagan (STScI)

Het nieuwe Webb-beeld toont drie clusters van zware sterrenstelsels die samen een megacluster vormen – hier een inzoomable versie van de foto. De gecombineerde massa van de clusters creëert een krachtige zwaartekrachtlens, een natuurlijk vergrotingseffect van de zwaartekracht, waardoor veel verder gelegen sterrenstelsels in het vroege heelal kunnen worden waargenomen. Pandora’s Cluster ligt in het zuidelijke sterrenbeeld Beeldhouwer (Sculptor), op 3,5 miljard lichtjaar van de aarde. Het nieuwe beeld van Pandora’s Cluster voegt vier Webb-foto’s samen tot één panoramisch beeld en toont ruwweg 50.000 bronnen in het nabij-infrarood licht.

Alleen de centrale kern van Pandora is eerder in detail bestudeerd door de Hubble-ruimtetelescoop. Door de combinatie van de infraroodinstrumenten van Webb met een breed mozaïekbeeld van de verschillende lensgebieden in het gebied, kwamen de astronomen tot dit brede en diepe veld. Volgens Mariska Kriek is hiermee “een nieuw venster geopend op de studie van de kosmologie en de evolutie van sterrenstelsels”.

“Toen de Webb-beelden van Pandora’s Cluster binnenkwamen waren we eerlijk gezegd een beetje van slag,” zegt astronoom Rachel Bezanson (Universiteit van Pittsburgh, Pennsylvania, VS), mede-hoofdonderzoeker van het Webb-programma ‘Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization’ (UNCOVER). “Er waren zoveel details in de voorgrondcluster en zoveel verre, gelensde sterrenstelsels dat ik in het beeld verdwaalde. Webb overtreft onze verwachtingen.”

Naast de vergroting vervormt de zwaartekrachtlens het uiterlijk van verre sterrenstelsels, zodat ze er heel anders uitzien dan die op de voorgrond. De lenswerking van de cluster is zo sterk dat hij het weefsel van de ruimte zelf vervormt, zodat het licht van verre sterrenstelsels dat door die vervormde ruimte reist, er ook vervormd uitziet.

Mede-hoofdonderzoeker Ivo Labbé, wijst op het gebied rechtsonder op de Webb-opname dat nog nooit door Hubble in beeld is gebracht. “Daar zijn honderden verre lensvormige sterrenstelsels te zien die verschijnen als zwakke booglijnen. Door in te zoomen op het gebied worden er steeds meer zichtbaar. Mijn eerste reactie op het beeld was dat het zo mooi is, dat het lijkt op een simulatie van de vorming van sterrenstelsels. We moesten onszelf eraan herinneren dat dit echte waarnemingen waren, en dat we nu in een nieuw tijdperk van sterrenkunde werken.” Teamlid Pratika Dayal voegt daaraan toe: “Deze rijke datasets kunnen ons ook helpen nieuw licht te werpen op de aard van donkere materie in het tijdperk van de geschiedenis van het heelal dat op geen enkele andere manier toegankelijk is.”

Het UNCOVER-team gebruikte Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam) om de cluster vast te leggen met belichtingen tussen 4-6 uur, met in totaal ongeveer 30 uur waarneemtijd. De volgende stap is het nauwgezet doornemen van de beeldgegevens en het selecteren van sterrenstelsels voor vervolgwaarnemingen met de Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec), die nauwkeurige afstandsmetingen zal opleveren, samen met andere gedetailleerde informatie over de samenstelling van de gelensde sterrenstelsels. Dat zal nieuwe inzichten opleveren in het vroege tijdperk van de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Het UNCOVER-team verwacht Webb deze NIRSpec-waarnemingen in de zomer van 2023 zal doen.

In de tussentijd zijn alle fotometrische gegevens van NIRCam openbaar gemaakt, zodat andere astronomen ermee vertrouwd kunnen raken en hun eigen wetenschappelijke studies met de rijke datasets van Webb kunnen plannen. “We willen de astronomiegemeenschap helpen om optimaal gebruik te maken van de fantastische machine die Webb is,” zegt teamlid Marijn Franx. “Dit is nog maar het begin van alle verbazingwekkende Webb-wetenschap die nog komen gaat.”

Vakartikelen:
• The JWST UNCOVER Treasury survey: Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization
Bezanson, R.; Labbe, I.; Whitaker, K. E.; et al.; 2022, arXiv:2212.04026
• UNCOVERing the extended strong lensing structures of Abell 2744 with the deepest JWST imaging
Furtak, L. J.; Zitrin, A.; Weaver, J. R.; et al.; 2022, arXiv:2212.04381
• JWST UNCOVER: A triply imaged extremely red and compact object at zphot≃7.7
Furtak, L. J.; Zitrin, A.; Plat A.; et al.; 2022, arXiv:2212.10531
• The UNCOVER Survey: A first-look HST+JWST catalog of 50,000 galaxies near Abell 2744 and beyond
Weaver, J. R.; Cutler, S. E.; Pan, R.; et al.; 2023, arXiv:2301.02671

Bron: Astronomie.nl.

Share

Speak Your Mind

*