제임스 웹 우주 망원경은 초기 우주를 내다보고 우리 은하와 같은 은하를 봅니다.

의 새 사진[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope (JWST) reveal for the first time galaxies with stellar bars — elongated features of stars stretching from the centers of galaxies into their outer disks — at a time when the universe was a mere 25% of its present age. The finding of so-called barred galaxies, similar to our Milky Way, this early in the universe will require astrophysicists to refine their theories of galaxy evolution.

Prior to JWST, images from the Hubble Space Telescope had never detected bars at such young epochs. In a Hubble image, one galaxy, EGS-23205, is little more than a disk-shaped smudge, but in the corresponding JWST image taken this past summer, it’s a beautiful spiral galaxy with a clear stellar bar.

“I took one look at these data, and I said, ‘We are dropping everything else!’” said Shardha Jogee, professor of astronomy at The University of Texas at Austin. “The bars hardly visible in Hubble data just popped out in the JWST image, showing the tremendous power of JWST to see the underlying structure in galaxies,” she said, describing data from the Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), led by UT Austin professor, Steven Finkelstein.

The power of JWST to map galaxies at high resolution and at longer infrared wavelengths than Hubble allows it look through dust and unveil the underlying structure and mass of distant galaxies. This can be seen in these two images of the galaxy EGS23205, seen as it was about 11 billion years ago. In the HST image (left, taken in the near-infrared filter), the galaxy is little more than a disk-shaped smudge obscured by dust and impacted by the glare of young stars, but in the corresponding JWST mid-infrared image (taken this past summer), it’s a beautiful spiral galaxy with a clear stellar bar. Credit: NASA/CEERS/University of Texas at Austin

The team identified another barred galaxy, EGS-24268, also from about 11 billion years ago, which makes two barred galaxies existing farther back in time than any previously discovered.

In an article accepted for publication in The Astrophysical Journal Letters, they highlight these two galaxies and show examples of four other barred galaxies from more than 8 billion years ago.

“For this study, we are looking at a new regime where no one had used this kind of data or done this kind of quantitative analysis before,” said Yuchen “Kay” Guo, a graduate student who led the analysis, “so everything is new. It’s like going into a forest that nobody has ever gone into.”

Bars play an important role in galaxy evolution by funneling gas into the central regions, boosting star formation.

“Bars solve the supply chain problem in galaxies,” Jogee said. “Just like we need to bring raw material from the harbor to inland factories that make new products, a bar powerfully transports gas into the central region where the gas is rapidly converted into new stars at a rate typically 10 to 100 times faster than in the rest of the galaxy.”

Bars also help to grow supermassive black holes in the centers of galaxies by channeling the gas part of the way.

이 시뮬레이션은 항성 막대(왼쪽)와 막대 구동 가스 흐름(오른쪽)이 어떻게 형성되는지 보여줍니다. 스텔라 바는 가스를 은하의 중앙 지역으로 보내 은하의 나머지 지역보다 10~100배 빠른 속도로 새로운 별들로 빠르게 전환함으로써 은하의 진화에 중요한 역할을 합니다. 간상체는 또한 간접적으로 가스 부분을 안내함으로써 은하 중심의 초대질량 블랙홀 형성을 돕습니다. 출처: Françoise Combes, 파리 천문대

이 초기 시대의 막대 발견은 여러 가지 방식으로 은하 진화의 시나리오를 뒤흔들었습니다.

Jogee는 “이 막대의 조기 감지는 은하 진화 모델이 막대를 통해 새로운 경로를 통해 초기에 새로운 별 생성을 가속화할 수 있음을 의미합니다.”라고 말했습니다.

그리고 이러한 초기 막대의 존재는 막대의 정확한 풍부함을 예측하기 위해 은하 물리학을 수정해야 하기 때문에 이론적 모델에 도전합니다. 팀은 향후 논문에서 다양한 모델을 테스트할 것입니다.

JWST 이미지의 몽타주는 막대 은하의 6가지 예를 보여주며, 그 중 2개는 지금까지 정량화되고 특성화된 가장 높은 복구 시간을 나타냅니다. 각 숫자의 왼쪽 상단에 있는 레이블은 우주가 현재 나이의 40%에서 20%에 불과했던 84억년에서 110억년 전(Gyr) 범위의 각 은하의 역행 시간을 보여줍니다. 크레딧: NASA/CEERS/오스틴에 있는 텍사스 대학교

JWST는 두 가지 이유로 허블보다 먼 은하의 구조를 더 잘 드러낼 수 있습니다. 첫째, 더 큰 거울은 더 큰 집광 능력을 제공하여 더 멀리 더 높은 해상도로 볼 수 있게 합니다. 둘째, 허블 망원경보다 더 긴 적외선 파장에서 관찰하기 때문에 먼지를 더 잘 볼 수 있습니다.

학부생 Eden Wise와 Zilei Chen은 수백 개의 은하를 시각적으로 검토하고 막대가 있는 것으로 보이는 은하를 찾아 다른 연구자들이 더 집중적인 계산으로 분석할 수 있도록 목록을 수십 개로 좁히는 연구에서 중요한 역할을 했습니다. . 접근 중입니다.

참조: “JWST 초기 CEERS 이미지를 사용하여 나머지 근적외선 프레임에서 z > 1 막대를 먼저 살펴봅니다.” 작성자: Yuchen Guo, Sharda Joji, Stephen L Finkelstein, Zili Chen, Aiden Weiss, Michaela P Bagley, Guillermo Barrow, Stegen & 위츠, 데일 D. Kosevski, 제한 S. 카르탈테페, 엘리자베스 J. McGrath, Henry C. Ferguson, Bahram Mobacher, Mauro Giavalescu, Ray A. Lucas, George A. Zavala, Jennifer M. Lutz, Norman A. Grojean, Mark Huertas-Company, Jesus Vega-Ferrero, Nimish P. Hathi, Pablo Arrabal Haro, Mark Dickinson, Anton M. Koekemoer, Casey Papovich, Nor Pirzkal, LY Aaron Yung, Bren E. Backhaus, Eric F. Bell, Antonello Calabrò, Nikko G. Cleary, Rosemary T. Cogan, MC Cooper, Luca Constantin, Darren Croton, Kelsey Davis Accepted, Alexandre de la Vega, Avishai Dekel, Maximilian Franco, Jonathan P. Gardner, Ben W. Holwerda, Taylor A. Hutchison, Viraj Pandya, Pablo G. Perez-Gonzalez, Swara Ravindranath, Caitlin Rose, Jonathan R . 트럼프, Weichen Wang, 수락 천체 물리학 저널 편지.
arXiv: 2210.08658

오스틴 대학교의 다른 공동 저자로는 Stephen Finkelstein, Michaela Bagley 및 Maximilian Franco가 있습니다. 미국, 영국, 일본, 스페인, 프랑스, ​​이탈리아, 호주, 이스라엘 출신의 다른 기관의 수십 명의 공저자들이 있습니다.

이 연구를 위한 자금은 Roland K. Blumberg Endowment in Astronomy, Heising-Simons Foundation 및 NASA에서 부분적으로 제공했습니다. 이 작업은 미국 대학에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터인 Frontera를 포함하여 Texas Center for Advanced Computing의 리소스를 활용했습니다.