Astronomowie z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie przeglądając dane obserwacyjne z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, zupełnie przypadkiem odkryli galaktykę karłowatą, której zobaczenia nikt się nie spodziewał. Nie była ona także głównym celem obserwacji.
Galaktyki to gigantyczne zbiory gwiazd, planet, obłoków pyłu i gazu oraz ciemnej materii, połączone ze sobą grawitacją. Galaktyki karłowate są najliczniejszymi galaktykami we wszechświecie i z definicji są małe i mają niską jasność. Mają zwykle mniej niż 100 milionów gwiazd, podczas gdy na przykład Droga Mleczna, nasza galaktyka ma prawie 200 miliardów gwiazd.
Niedawne obserwacje galaktyk karłowatych w ramach programu szacowania obfitości „ultra-rozproszonych galaktyk” pozostających poza zasięgiem poprzednich dużych badań spektroskopowych sugerują, że nasza wiedza na temat populacji galaktyk karłowatych może być niekompletna.
W nowo opublikowanym artykule naukowym zespół kierowany przez prof. Carletona i jego zespół początkowo przyglądał się gromadzie galaktyk w ramach projektu JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).
Tak się złożyło, że na niektórych zdjęciach wykonanych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba pojawiła się galaktyka karłowata PEARLSDG. To wcale nie był cel obserwacji. Była to po prostu galaktyka, którą dostrzeżono tylko trochę dalej od głównego pola obserwacyjnego, w obszarze przestrzeni, w którym naukowcy nie spodziewali się niczego zobaczyć. Wyniki obserwacji opublikowano w periodyku Astrophysical Journal Letters.
PEARLSDG nie miała typowych cech galaktyki karłowatej, jakich można by było się spodziewać. Nie oddziałuje z pobliską galaktyką, ale nie tworzy też nowych gwiazd. Jak się okazuje, jest to interesujący przypadek izolowanej galaktyki karłowatej.
„Tego typu izolowane, spokojne galaktyki karłowate tak naprawdę nie były wcześniej widziane, z wyjątkiem stosunkowo nielicznych przypadków. Biorąc pod uwagę nasze obecne zrozumienie ewolucji galaktyk, tak naprawdę nie oczekuje się ich istnienia, więc fakt, że widzimy ten obiekt, pomaga nam ulepszyć nasze teorie powstawania galaktyk” – powiedział Carleton. „Zasadniczo galaktyki karłowate, które istnieją samodzielnie, w dalszym ciągu tworzą nowe gwiazdy”.
Do tej pory wiedza astronomów na temat ewolucji galaktyk wskazywała na izolowaną galaktykę, w której nadal powstają młode gwiazdy lub która wchodzi w interakcję z masywniejszą galaktyką towarzyszącą. Teoria ta nie miała zastosowania do PEARLSDG, która przedstawia starą populację gwiazd, która nie tworzy nowych gwiazd i utrzymuje się z dala od wszystkich innych galaktyk.
Kolejną niespodzianką jest to, że na zdjęciach wykonanych przez zespół JWST można zaobserwować pojedyncze gwiazdy. Gwiazdy te są jaśniejsze na falach rejestrowanych przez JWST; jest to jedna z najdalszych galaktyk, w których możemy zobaczyć te gwiazdy tak szczegółowo. Jasność tych gwiazd pozwala astronomom zmierzyć ich odległość — 98 milionów lat świetlnych.
Kamera NIRCam zainstalowana na pokładzie JWST charakteryzuje się bardzo wysoką rozdzielczością kątową i czułością, co pozwala zespołowi identyfikować pojedyncze gwiazdy w tej odległej galaktyce. Co ważne, identyfikacja konkretnych gwiazd na obrazie dostarczyła kluczowej wskazówki co do odległości do niej — gwiazdy te mają określoną jasność absolutną, więc mierząc ich pozorną jasność za pomocą JWST, zespół był w stanie określić, jak daleko się od nas znajdują. Okazuje się, że gwiazdy te były jednymi z najdalszych obserwowanych gwiazd tego typu.
Wszystkie archiwalne dane obrazowe, zaobserwowane w zakresie fal ultrafioletowych, optycznych i podczerwonych, zebrano w celu zbadania koloru PEARLSDG. Nowo powstałe gwiazdy mają specyficzną sygnaturę kolorystyczną, więc brak takiej sygnatury wykorzystano do wykazania, że PEARLSDG nie tworzy nowych gwiazd.
Spektrograf DeVeneya na Teleskopie Lowell Discovery rozkłada światło obiektów astronomicznych na odrębne składniki, umożliwiając astronomom szczegółowe badanie ich właściwości. Na przykład specyficzne przesunięcie długości fali zaobserwowane w danych spektroskopowych koduje informację o ruchu PEARLSDG, wykorzystując efekt Dopplera. Było to kluczem do pokazania, że PEARLSDG nie jest powiązana z żadną inną galaktyką i jest naprawdę odizolowana.
Ponadto określone cechy widma silnie wskazują na obecność młodych gwiazd, więc brak tych cech dodatkowo potwierdził podejrzenia o braku młodych gwiazd w danych fotograficznych.
Można zatem powiedzieć, że to odkrycie zmienia wiedzę astronomów na temat powstawania i ewolucji galaktyk. Sugeruje to możliwość, że wiele izolowanych, spokojnych galaktyk czeka jeszcze w ukryciu na odkrycie. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba być może tego właśnie dokona.
Źródło: 1