29 maart 2024

JADES-GS-z13-0 – ontdekt met Webb – is inderdaad het verst verwijderde sterrenstelsel

In rood: AJDES-GS-z13-0. Credit: NASA, ESA, CSA, and STScI, M. Zamani (ESA/Webb), L. Hustak (STScI). Science: B. Robertson (UCSC), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (Hertfordshire), S. Carniani (Scuola Normale Superiore), and the JADES Collaboration

Vorige week werden twee artikelen in Nature Astronomy gepubliceerd, die gingen over een viertal sterrenstelsels die met de Webb ruimtetelescoop waren ontdekt en die tot de verst verwijderde sterrenstelsels in het heelal zouden behoren. Ik had het in deze Astroblog december vorig jaar al over het viertal, maar toen waren de artikelen nog ArXiv-type, dus niet formeel gepubliceerd. Nu dus wel. Eén van die vier is JADES-GS-z13-0, de recordhouder van het kwartet. Die blijkt een roodverschuiving  van z=13,2 te hebben (zie deze blog voor een uitleg van zo’n roodverschuiving) en dat betekent dat het stelsel al 320 miljoen jaar na de oerknal voorkwam – in december dacht ik nog dat het 330 miljoen jaar na de oerknal was, scheelt weer tien miljoen jaar. Het licht van JADES-GS-z13-0 heeft er 13,5 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken, er van uitgaande dat het heelal 13,8 miljard jaar oud is. De afstand tussen ons en JADES-GS-z13-0 is 33,6 miljard lichtjaar, een afstand waarbij rekening is gehouden met de uitdijing van het heelal in die periode.

Links de vier recordhouder-sterrenstelsels, rechts de spectra ervan met de rode lijn de Lyman-break. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Zamani (ESA/Webb), and L. Hustak (STScI).

JADES-GS-z13-0 werd in eerste instantie ontdekt met de JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) op 29 september 2022 en wel met het NIRCam instrument van Webb. Maar toen was z’n afstand alleen ruwweg bekend. De bevestiging van z’n recordafstand volgde pas in oktober vorig jaar toen Webb’s NIRSpec instrument een spectrum kon maken van het viertal stelsels, waaronder JADES-GS-z13-0, die spectra zie je hierboven. In de spectra was een abrupte daling zichtbaar van de lichtsterkte in het infrarood bij een bepaalde kritische golflengte, de zogeheten Lyman Break, een absorptielijn door verstrooiing van neutraal waterstofgas. Door de positie van de lijn van de Lyman Break (de rode lijn in de afbeelding hierboven) te vergelijken met een lijn in het laboratorium (=bij stilstand) kan de roodverschuiving worden verkregen en daarmee de afstand.

Alle vier de sterrenstelsels zijn klein in massa, maar ze kennen een grote sterproductie. Ze bevatten ook weinig metalen, dat zijn elementen die zwaarder zijn dan helium, een waarneming die wijst op hun jonge bestaan in het vroege heelal, toen het heelal voornamelijk uit waterstof en helium bestond. De massa van JADES-GS-z13-0 is naar schatting zo’n 90 miljoen zonsmassa. Hieronder de twee gepubliceerde vakartikelen:

  • B. E. Robertson et al, Identification and properties of intense star-forming galaxies at redshifts z > 10, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01921-1
  • Emma Curtis-Lake et al, Spectroscopic confirmation of four metal-poor galaxies at z = 10.3–13.2, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01918-w

Bron: Phys.org.

Share

Comments

  1. De vraag is waarom deze “cluster” super oude sterrenstelsels relatief zo dicht bij elkaar staan terwijl je verwacht dat die oudjes volledig random (conform de kosmische achtergrond straling) in het universum zouden moeten voorkomen. Is dit het tipje van de ijsberg, of gewoon toeval?

  2. JADES-GS-z13-0 is ontdekt in het zogeheten Great Observatories Origins Deep Survey – South (GOODS-S) veld in het zuidelijke sterrenbeeld Oven (Fornax), een gebied dat eerder is gefotografeerd met de Hubble Ultra Deep Field (HUDF). Met Webb hebben ze dus een piepklein stukje van de hemel gefotografeerd en dan is het logisch dat die vier stelsels dichtbij elkaar staan. Dat zou ook goed verklaren dat stelsels zoals deze vier door de onderlinge zwaartekrachtwerking naar elkaar toetrekken en dan samensmelten tot grotere sterrenstelsels.

  3. Maar je mag dus verwachten dat andere “piepkleine stukje(s) van de hemel” ruwweg een gelijkaardig beeld laten zien? Als je extrapoleert naar de hele hemel, kun je dan een hypothetisch (minimum)aantal van dergelijke vroege vogels berekenen? Ik zou denken dat dat best weleens groot zou kunnen zijn.

  4. Dat is ook het idee dat ze achter die Deep Fields hadden: laten we een stukje aan de hemel nemen waar met kleinere telescopen niets te zien is, geen enkel sterrenstelsel, een compleet leeg stukje hemel en dan kijken wat er met een grotere telescoop te zien is. Met Hubble deden ze dat, eerst een stukje in Grote Beer, daarna in Oven. En telkens kwam er uit dat er op dat piepkleine ‘lege’ stukje hemel duizenden sterrenstelsels gepropt zaten. En nu gebeurt precies hetzelfde met Webb, die komt ook veel ver verwijderde sterrenstelsels tegen. En ja, uitgaande van een gelijkmatige verdeling aan de hemel kan je zo uitrekenen hoeveel sterrenstelsels er in totaal moeten zijn.

Speak Your Mind

*