Astronomisch Nieuws

Webb ziet balkspiralen in het jonge heelal

Astronomen hebben met behulp van de Webb Space Telescope jonge sterrenstelsels gevonden die de vorm hebben van een balkspiraal. Die balk bestaat uit sterren die zich vanuit het centrum van de sterrenstelsels naar buiten uitstrekt. De sterrenstelsels zijn gevonden in een tijd dat het heelal nog maar 25% van zijn huidige leeftijd had. Ook ons eigen sterrenstelsel is een zogeheten balkspiraalstelsel.

Montage van Webb-afbeeldingen met zes voorbeelden van balkspiraalstelsels
Montage van Webb-afbeeldingen met zes voorbeelden van balkspiraalstelsels waarvan er twee de hoogste terugkijktijden vertegenwoordigen die tot nu toe kwantitatief zijn geïdentificeerd en gekarakteriseerd. De labels in de linkerbovenhoek van elke figuur tonen de terugkijktijd van elk sterrenstelsel, variërend van 8,4 tot 11 miljard jaar geleden (Gyr), toen het heelal slechts 40% tot 20% van zijn huidige leeftijd had. Credit:: NASA / CEERS / University of Texas at Austin.

Volgens astronomen spelen dergelijke stellaire balken een centrale rol in de seculiere evolutie van sterrenstelsels door massa en impulsmoment efficiënt te herverdelen en instroom van gas in het circumnucleaire gebied te stimuleren door middel van zwaartekrachtkoppels en schokken.

De meeste huidige spiraalsterrenstelsels, inclusief onze eigen Melkweg, hebben een centrale balk.

Observationeel bewijs in nabije sterrenstelsels suggereert dat balken hun centrale gasconcentraties, snelheidsvelden van geïoniseerd gas, stervormingsactiviteit en centrale uitstulpingen beïnvloeden.

In het nu gepubliceerde onderzoek concentreerden astronomen zich op een steekproef van 348 sterrenstelsels in het jonge heelal. De waarnemingen werden gedaan als onderdeel van de Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS).

Ze waren in staat om stellaire balken te identificeren in zes sterrenstelsels: twee sterrenstelsels van ongeveer 11 miljard jaar geleden en vier sterrenstelsels van meer dan 8 miljard jaar geleden. Voorafgaand aan de Webb Space Telescope hadden beelden van de Hubble Space Telescope nog nooit balken gedetecteerd in zulke jonge tijdperken. De balken zie nauwelijks zichtbaar zijn in de Hubble-opnames zijn goed zichtbaar in de beelden van de Webb.

Volgens de onderzoekers is alles in dit onderzoek nieuw en zijn dergelijke gegevens nooit eerder gebruikt of zijn er nooit eerder dit soort kwantitatieve analyses gedaan. Volgens het onderzoeksteam lossen balken het voorraadprobleem in sterrenstelsels op.

Net zoals er grondstoffen uit de haven naar fabrieken in het binnenland moet worden gebracht verplaatst een balk op een krachtige wijze gas naar de centrale regio waar het snel wordt omgezet in nieuwe sterren en dat gebeurt met een snelheid die typisch 10 tot 100 keer sneller is dan in de rest van het sterrenstelsel.

Balken helpen ook om superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels te laten groeien door een deel van het gas te kanaliseren.

De ontdekking van balken tijdens zulke vroege tijdperken schudt de evolutiescenario’s van sterrenstelsels op verschillende manieren door elkaar. Deze ontdekking van vroege balken betekent dat evolutiemodellen van sterrenstelsels nu via balken een nieuwe manier hebben om de productie van nieuwe sterren in vroege tijdperken te versnellen.

Het onderzoek is in de Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.

Artikel: Yuchen Guo et al. 2023. First Look at z > 1 Bars in the Rest-Frame Near-Infrared with JWST Early CEERS Imaging. ApJL, in press; arXiv: 2210.08658

Eerste publicatie: 7 januari 2023
Bron: sci-news