Le télescope spatial James Webb regarde dans l’univers primitif, voyant des galaxies comme notre propre Voie lactée

nouvelles photos de[{ » 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.

Cette simulation montre comment se forment les tiges stellaires (à gauche) et les flux de gaz entraînés par des tiges (à droite). Les barres stellaires jouent un rôle important dans l’évolution galactique en canalisant le gaz dans les régions centrales de la galaxie, où il est rapidement converti en nouvelles étoiles, 10 à 100 fois plus vite que le taux dans le reste de la galaxie. Les barres contribuent également indirectement à la formation de trous noirs supermassifs au centre des galaxies en dirigeant la partie gazeuse du chemin. Crédit : Françoise Combes, Observatoire de Paris

La découverte de barres au cours de ces premiers âges a bouleversé les scénarios d’évolution des galaxies de plusieurs manières.

« Cette détection précoce des barres signifie que les modèles d’évolution des galaxies ont désormais une nouvelle voie à travers les barres pour accélérer la production de nouvelles étoiles à un âge précoce », a déclaré Jogee.

Et l’existence de ces premières barres défie les modèles théoriques car ils doivent corriger la physique galactique afin de prédire l’abondance correcte des barres. L’équipe testera différents modèles dans ses prochains articles.

Un montage d’images JWST montre six exemples de galaxies barrées, dont deux représentent les temps de récupération les plus élevés quantifiés et caractérisés à ce jour. Les étiquettes en haut à gauche de chaque nombre indiquent le temps rétrograde de chaque galaxie, qui va de 8,4 à 11 milliards d’années (Gyr), lorsque l’univers n’avait que 40 à 20 % de son âge actuel. Crédit : NASA/CEERS/Université du Texas à Austin

JWST peut révéler des structures dans des galaxies lointaines mieux que Hubble pour deux raisons : premièrement, son miroir plus grand lui donne une plus grande capacité de collecte de lumière, lui permettant de voir plus loin et avec une résolution plus élevée. Deuxièmement, il peut mieux voir à travers la poussière car il observe à des longueurs d’onde infrarouges plus longues que le télescope Hubble.

Les étudiants de premier cycle Eden Wise et Zilei Chen ont joué un rôle majeur dans la recherche en examinant visuellement des centaines de galaxies, à la recherche de celles qui semblaient avoir des barres, ce qui a permis de réduire la liste à quelques dizaines afin que d’autres chercheurs puissent l’analyser avec des calculs plus intensifs. . Approchant.

Référence : « Premier coup d’œil à z > 1 Barres dans le reste du cadre proche infrarouge avec les premières images CEERS JWST » Par Yuchen Guo, Sharda Joji, Stephen L Finkelstein, Zili Chen, Aiden Weiss, Michaela P Bagley, Guillermo Barrow, Stegen & Witts, Dale D. Kosevski, Jehan S. Kartaltepe, Elizabeth 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 Accepté, 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 Atout, Weichen Wang, accepté Lettres du journal astrophysique.
arXiv : 2210.08658

Les autres co-auteurs de l’Université d’Austin sont Stephen Finkelstein, Michaela Bagley et Maximilian Franco. Des dizaines de co-auteurs d’autres institutions viennent des États-Unis, du Royaume-Uni, du Japon, d’Espagne, de France, d’Italie, d’Australie et d’Israël.

Le financement de cette recherche a été fourni en partie par le Roland K. Blumberg Endowment in Astronomy, la Fondation Heising-Simons et la NASA. Ce travail s’est appuyé sur les ressources du Texas Center for Advanced Computing, dont Frontera, le supercalculateur le plus puissant d’une université américaine.