Am 11. Oktober 2022 verbrachte das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA über 20 Stunden damit, zum ersten Mal das seit langem untersuchte Hubble Ultra Deep Field zu beobachten. Das allgemeine Beobachterprogramm (GEHEN 1963) konzentrierte sich auf die Analyse des Feldes in Wellenlängen zwischen ungefähr 2 und 4 Mikrometern.
Wir haben mit Christina Williams (NOIRLab), Sandro Tacchella (University of Cambridge) und Michael Maseda (University of Wisconsin-Madison) gesprochen, um mehr über die erste Beobachtung des Hubble Ultra Deep Field durch Webbs Augen zu erfahren.
Was ist wichtig, damit die Menschen über diese Webb-Beobachtungen Bescheid wissen?
Michael Maseda: Die Tatsache, dass wir heißes, ionisiertes Gas sehen, sagt uns genau, wo in diesen Galaxien Sterne geboren werden. Jetzt können wir diese Bereiche von denen trennen, in denen bereits Sterne existierten. Diese Information ist sehr wichtig, weil wir Milliarden von Jahren später nicht genau wissen, wie Galaxien zu dem wurden, was sie heute sind. Es ist wichtig anzumerken, dass wir noch nicht alles gesehen haben, was es zu sehen gibt. Unser gesamtes Programm dauerte ungefähr 24 Stunden, was nicht viel Zeit ist, wenn man bedenkt, wie viel Zeit andere Observatorien damit verbracht haben. Aber selbst in dieser relativ kurzen Zeit beginnen wir, uns ein neues Bild davon zu machen, wie Galaxien an diesem wirklich interessanten Punkt in der Geschichte des Universums wachsen.
Was möchten Sie lernen, wenn Sie das Hubble Ultra Deep Field mit Webb erkunden?
Christina Williams: Wir schlugen vor, das Ultra Deep Field mit einigen der Mittelband-Bildfilter von Webbs NIRCam abzubilden, wodurch wir Bilder von spektralen Merkmalen genauer aufnehmen konnten als mit Breitbandfiltern, da Mittelbandfilter einen kürzeren Wellenlängenbereich abdecken. Dies gibt uns mehr Empfindlichkeit bei der Farbmessung, was uns hilft, die Geschichte der Sternentstehung und die Ionisationseigenschaften von Galaxien während der ersten Milliarde Jahre des Universums, wie in der Ära der Reionisierung, zu verstehen. Die Messung der Energie, die Galaxien in dieser Zeit erzeugten, wird uns helfen zu verstehen, wie Galaxien das Universum reionisierten und es von einem neutralen Gas in ein ionisiertes Plasma zurückverwandelten, wie es nach dem Urknall war.
Sandro Tacchella: Eine der wichtigsten offenen Fragen in der extragalaktischen Astrophysik ist, wie sich die ersten Galaxien bilden. Da die mittleren Bänder einen Bereich unterschiedlicher Wellenlängen abdecken, können wir entweder einige der ersten Galaxien im frühen Universum direkt finden oder die Sterne in Galaxien altersmäßig datieren, als das Universum etwa eine Milliarde Jahre alt war, um zu verstehen, wann die Galaxien haben ihre Sterne tatsächlich in der Vergangenheit geformt. Diese Durchmusterung hilft, die Entstehung der ersten Galaxien zu bestimmen.
Michael Maseda: Die Möglichkeiten, die wir mit den Mittelbandfiltern von Webb haben, sind eigentlich ziemlich neu. Wir erhalten eine Art Hybrid zwischen Bildgebung und Spektroskopie, also erhalten wir detaillierte Informationen für praktisch alle Galaxien im Feld, im Gegensatz zur traditionellen Spektroskopie, bei der Sie nur einige wenige Galaxien im Sichtfeld für die Untersuchung auswählen konnten . Es ist wirklich ein vollständiges Bild in dem Sinne, dass diese Informationen viele vorhandene Daten ergänzen, nicht nur von Hubble, sondern auch von bodengestützten Instrumenten wie MUSE (dem Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope, wo wir Spektroskopie bei verschiedenen Wellenlängen haben für eine Reihe dieser Objekte. MUSE ist sehr gut darin, Galaxien zu finden, die eine Lyman-Alpha-Emission oder Licht von ionisiertem Wasserstoff in diesen Galaxien haben, die die Art von Galaxien sind, die existierten, als die Reionisierung endete. Diese neuen Daten sind ein fehlender Teil, den wir zuvor nicht hatten, um die gesamte Population von Galaxien in diesem Feld zu verstehen.
Gab es etwas Unerwartetes in diesen Daten, das Sie überrascht hat?
Michael Maseda: Ich weiß nicht, ob ich wirklich überrascht war, aber die Bilder waren noch besser, als ich erwartet hatte. Auf diesen Bildern können Sie tatsächlich mit dem Auge sehen, dass es sich um ionisiertes Gas über einen ziemlich großen Bereich handelt. Ich hatte erwartet, dass alles ungelöst sein würde, aber wir haben eine Auflösung, die hoch genug ist, um es tatsächlich zu sehen. Und ich freue mich, es zu sehen, denn es hätte viel schwieriger sein können, zu verstehen, was passiert ist.
Christina Williams: Ich denke, dass es definitiv ein Höhepunkt war, zu sehen, wie schön die Bilder sind und wie hochwertig sie letztendlich geworden sind. Wir haben berechnet, dass wir in der Lage sein würden, solche Dinge zu tun, aber es war anders, es zu sehen und die realen Daten in der Praxis zu haben.
Warum haben Sie sich dafür entschieden, die Daten sofort öffentlich zu machen?
Sandro Tacchella: Galaxien sind sehr komplexe Systeme, in denen verschiedenste Prozesse auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen ablaufen, daher gibt es viele Ansätze, um die Physik von Galaxien besser zu verstehen. Wenn Sie es also vielen verschiedenen Gruppen zur Verfügung stellen, wird die Suche nach mehr Erkenntnissen erleichtert.
Christina Williams: Webb ist noch sehr neu, und die Leute lernen immer noch die besten Praktiken zur Analyse von Datensätzen. Es kommt also allen zugute, einige Datensätze zu haben, die sofort verfügbar sind, um den Menschen zu helfen, die beste Art und Weise zu verstehen, wie Webb-Daten in Zukunft genutzt werden können, und Programme in zukünftigen Zyklen besser zu planen, die auf realen Erfahrungen mit Daten basieren
Bereitgestellt vom Webb-Weltraumteleskop