Neue Daten des James Webb Space Telescope (JWST) haben gezeigt, dass die Strukturen von Galaxien im frühen Universum viel vielfältiger und ausgereifter waren als bisher bekannt. Wissenschaftler verglichen kürzlich Bilder von Hunderten von Galaxien, die vom JWST für die Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey aufgenommen wurden, mit entsprechenden Bildern, die zuvor vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurden, und präsentierten die Ergebnisse auf dem 241. Treffen der American Astronomical Society.
Die Studie untersuchte 850 Galaxien bei Rotverschiebungen von z 3-9, oder wie sie vor ungefähr 11-13 Milliarden Jahren waren. Associate Professor Jeyhan Kartaltepe von der School of Physics and Astronomy des Rochester Institute of Technology sagte, dass die Fähigkeit von JWST, schwache Galaxien mit hoher Rotverschiebung schärfer zu sehen als Hubble, es dem Forscherteam ermöglichte, mehr Merkmale aufzulösen und eine breite Mischung von Galaxien zu sehen, darunter viele reife Galaxien Merkmale wie Scheiben und sphäroidische Komponenten.
„Es gab frühere Studien, die betonten, dass wir viele Galaxien mit Scheiben mit hoher Rotverschiebung sehen, was wahr ist, aber in dieser Studie sehen wir auch viele Galaxien mit anderen Strukturen, wie Sphäroiden und unregelmäßigen Formen, wie wir es tun niedrigere Rotverschiebungen“, sagte Kartaltepe, Hauptautor der Veröffentlichung und Mitforscher von CEERS. „Das bedeutet, dass Galaxien selbst bei diesen hohen Rotverschiebungen bereits ziemlich weit entwickelt waren und eine breite Palette von Strukturen hatten.“
Die Ergebnisse der Studie, die an gepostet wurden arXiv und zur Veröffentlichung angenommen in Das Astrophysikalische Journal, demonstrieren die Fortschritte von JWST in Bezug auf Tiefe, Auflösung und Wellenlängenabdeckung gegenüber Hubble. Von den 850 Galaxien, die in der Studie verwendet wurden und zuvor von Hubble identifiziert wurden, wurden 488 mit unterschiedlichen Morphologien neu klassifiziert, nachdem sie mit JWST detaillierter gezeigt wurden. Kartaltepe sagte, die Wissenschaftler fangen gerade erst an, die Vorteile der beeindruckenden Fähigkeiten von JWST zu nutzen, und sind gespannt, was die bevorstehenden Daten offenbaren werden.
„Das sagt uns, dass wir noch nicht wissen, wann sich die frühesten Galaxienstrukturen gebildet haben“, sagte Kartaltepe. „Wir sehen noch nicht die allerersten Galaxien mit Scheiben. Wir müssen noch viel mehr Galaxien mit noch höheren Rotverschiebungen untersuchen, um wirklich zu quantifizieren, zu welchem Zeitpunkt sich Merkmale wie Scheiben bilden konnten.“
Die Studie verwendete einen ersten Datensatz, der von CEERS erfasst wurde, als JWST im Juni zum ersten Mal online ging, aber die Vermessung hat seitdem insgesamt 60 Beobachtungsstunden erfasst und möglicherweise Tausende von Galaxien mit hoher Rotverschiebung zur weiteren Erforschung bereitgestellt. Kartaltepe sagte, dass COSMOS-Web, das größte allgemeine Beobachterprogramm, das für das erste Jahr des JWST ausgewählt wurde, durch 255 Stunden Beobachtungszeit mit dem Teleskop eine noch größere Stichprobe liefern wird. COSMOS-Web hat diesen Monat mit seiner Beobachtungskampagne begonnen.
Mehrere von Kartaltepes Mitarbeitern an der Studie waren RIT-Studenten, darunter promovierte astrophysikalische Wissenschaften und Technologie. die Studenten Caitlin Rose, Brittany Vanderhoof und Isabella Cox; Bildgebungswissenschaft Ph.D. Student James Liu; und die Physikstudentin Jayse Petersen.
Mehr Informationen:
Jeyhan S. Kartaltepe et al., CEERS Key Paper IV: The Diversity of Galaxy Structure and Morphology at z=3-9 with JWST, arXiv (2022). DOI: 10.48550/arxiv.2210.14713