Webb legt de zwaartekrachtlenzen in de cluster van sterrenstelsels El Gordo vast

Credit: NASA, ESA, CSA

El Gordo is een enorme cluster van honderden sterrenstelsels, op een afstand van 7,3 miljard lichtjaar afstand ^[1]Oftewel: toen het heelal nog maar 6,2 miljard jaar oud was. gelegen – voor die tijd/afstand was El Gordo (Spaans voor ‘de dikke’) de meest zware cluster die er toen was. De cluster is eerder al uitgebreid bestudeerd met de Hubble ruimtetelescoop, maar het is pas recent door de Webb ruimtetelescoop, opvolger van Hubble, dat de zwaartekrachtlenzen in El Gordo uitgebreid zijn bestudeerd. Die lenzen, te zien als gebogen en rechte lijnen van licht dwars door de cluster heen, waren al met Hubble te zien, maar dat betrof slechts heel vage structuren. Webb daarentegen heeft de zwaartekrachtlenzen scherp in beeld gebracht. Zoals door Albert Einstein meer dan honderd jaar geleden voorspelt kunnen zware  – zoals clusters – licht van er achter liggende objecten afbuigen en versterken, zoals geïllustreerd in onderstaande afbeelding.

Zo werkt een zwaartekrachtlens. Credit: NASA and ESA

Met name twee bijzondere zwaartekrachtlenzen zijn opvallend op de foto die Webb nam van El Gordo: het eerste is een heldere, roodgekleurde boog van licht, die rechtsboven te zien is en die ze de bijnaam ‘El Anzuelo’ (de vishaak) hebben gegeven vanwege z’n vorm – figuur B in de foto hieronder. Het is het gekromde licht van een sterrenstelsel dat er 10,6 miljard jaar over heeft gedaan om ons te  bereiken, een sterrenstelsel dat dus gezien vanaf de aarde recht achter El Gordo ligt. Dat het licht zo rood is komt zowel doordat het stelsel veel stof bevat, waardoor het licht rood wordt gekleurd, als door de kosmologische roodverschuiving.

Credit: NASA, ESA, CSA.

De andere opvallende lens is langwerpig en dun van vorm, links van het midden te zien (figuur A in de foto hierboven). Deze heeft ook een bijnaam gekregen, ‘El Flaca’, dat staat voor de ‘de dunne’. Het licht van dit stelsel heeft er 11 muiljard jaar over gedaan om ons te bereiken. Vlakbij La Flaca is een ander gelensd stelsel te zien, waarin sterrenkundigen een enkele, rode reuzenster hebben geïdentificeerd. Ze hebben die ster ‘Quyllur’ genoemd, dat in de Quechua-taal staat voor ‘ster’. Hubble heeft eerder ook al van dergelijke gelensde (en daarmee zéér ver weg gelegen) individuele sterren gezien, zoals de ster Earendel, maar dat waren allemaal blauwe superreuzen. Quyllur is de eerste indiviuele rode reuzenster, die ontdekt is voorbij een afstand van 1 miljard lichtjaar. Daarnaast ontdekte men vijf gelensde stelsels, die bezig zijn om een soort van mini-cluster te vormen, eentje van 12,1 miljard jaar oud.

Over het onderzoek met Webb aan El Gordo zijn de volgende vier artikelen geschreven en verschenen:

1. Brenda L. Frye, Massimo Pascale, Nicholas Foo, Reagen Leimbach, Nikhil Garuda, Paulina Soto Robles, Jake Summers, Carlos Diaz, Patrick Kamieneski, Lukas J. Furtak, Seth H. Cohen, Jose Diego, Benjamin Beauchesne, Rogier A. Windhorst, S. P. Willner, Anton M. Koekemoer, Adi Zitrin, Gabriel Caminha, Karina I. Caputi, Dan Coe, Christopher J. Conselice, Liang Dai, Hervé Dole, Simon P. Driver, Norman A. Grogin, Kevin Harrington, Rolf A. Jansen, Jean-Paul Kneib, Matt Lehnert, James Lowenthal, Madeline A. Marshall, Felipe Menanteau, Belén Alcalde Pampliega, Nor Pirzkal, Mari Polletta, Johan Richard, Aaron Robotham, Russell E. Ryan, Michael J. Rutkowski, Christóbal Sifón, Scott Tompkins, Daniel Wang, Haojing Yan, Min S. Yun. The JWST PEARLS View of the El Gordo Galaxy Cluster and of the Structure It Magnifies. The Astrophysical Journal, 2023; 952 (1): 81 DOI: 10.3847/1538-4357/acd929
2. Patrick S. Kamieneski, Brenda L. Frye, Massimo Pascale, Seth H. Cohen, Rogier A. Windhorst, Rolf A. Jansen, Min S. Yun, Cheng Cheng, Jake S. Summers, Timothy Carleton, Kevin C. Harrington, Jose M. Diego, Haojing Yan, Anton M. Koekemoer, Christopher N. A. Willmer, Andreea Petric, Lukas J. Furtak, Nicholas Foo, Christopher J. Conselice, Dan Coe, Simon P. Driver, Norman A. Grogin, Madeline A. Marshall, Nor Pirzkal, Aaron S. G. Robotham, Russell E. Ryan Jr., Scott Tompkins. Are JWST/NIRCam color gradients in the lensed z=2.3 dusty star-forming galaxy El Anzuelo due to central dust attenuation or inside-out galaxy growth? Submitted to arXiv, 2023 DOI: 10.48550/arXiv.2303.05054
3. J. M. Diego, A. K. Meena, N. J. Adams, T. Broadhurst, L. Dai, D. Coe, B. Frye, P. Kelly, A. M. Koekemoer, M. Pascale, S. P. Willner, E. Zackrisson, A. Zitrin, R. A. Windhorst, S. H. Cohen, R. A. Jansen, J. Summers, S. Tompkins, C. J. Conselice, S. P. Driver, H. Yan, N. Grogin, M. A. Marshall, N. Pirzkal, A. Robotham, R. E. Ryan, C. N. A. Willmer, L. D. Bradley, G. Caminha, K. Caputi, T. Carleton, P. Kamieneski. JWST’s PEARLS: A new lens model for ACT-CL J0102−4915, “El Gordo,” and the first red supergiant star at cosmological distances discovered by JWST. Astronomy & Astrophysics, 2023; 672: A3 DOI: 10.1051/0004-6361/202245238
4. Timothy Carleton, Seth H. Cohen, Brenda Frye, Alex Pigarelli, Jiashuo Zhang, Rogier A. Windhorst, Jose M. Diego, Christopher J. Conselice, Cheng Cheng, Simon P. Driver, Nicholas Foo, Rachana A. Bhatawdekar, Patrick Kamieneski, Rolf A. Jansen, Haojing Yan, Jake Summers, Aaron Robotham, Christopher N. A. Willmer, Anton Koekemoer, Scott Tompkins, Dan Coe, Norman Grogin, Madeline A. Marshall, Nor Pirzkal, Russell E. Ryan Jr. PEARLS: Low Stellar Density Galaxies in the El Gordo Cluster Observed with JWST. Submitted to arXiv, 2023 DOI: 10.48550/arXiv.2303.04726

Bron: NASA.

Gerelateerde Astroblogs:

Webb: Earendel, de verst verwijderde ster ooit gezien, is blauw en heeft mogelijk een begeleider Webb en Hubble hebben een zeer kleurrijke foto gemaakt van cluster MACS0416 Webb heeft een supernova ontdekt in een gelensd sterrenstelsel – eerder deed Hubble hetzelfde… in hetzelfde stelsel