Wissenschaftsbilder: Was uns das James-Webb-Teleskop über kollidierende Galaxien sagt
Hier ist einer von erste Bilder des James-Webb-Teleskops, enthüllt am 12. Juli 2022. Es stellt fünf Galaxien dar, deren Gruppierung "Stephans Quintett" genannt wird.
Die ersten Bilder der neuen Teleskope müssen der berechtigten Neugier der Öffentlichkeit und den Sehnsüchten der Forscher entsprechen, die seit vielen Jahren darauf warten … und daher sowohl sensationell als auch wissenschaftlich lehrreich sein.
Zu den bevorzugten Zielen gehören daher galaktische Kollisionen. Wenn Galaxien kollidieren, reißen Gezeitenkräfte sie auseinander und formen spektakuläre Schweife. Die induzierten Prozesse – Erschütterungen, Stern- und Sternhaufenbildung, Akkretion und Ausstoß von Gas um aktive Kerne – sind für Astrophysiker von besonderem Interesse.
Jetzt die "Stephans Quintett" Dieses Bild bietet nicht nur ein, sondern fünf Beispiele für kollidierende Galaxien! Dieses außergewöhnliche System hatte bereits die Anthologie des Hubble-Weltraumteleskops und den Kalender des terrestrischen Teleskops gespeist Kanada-Frankreich-Hawaii.
Stephans Quintett fotografiert von Hubble.
NASA, ESA und das Hubble SM4 ERO-Team
Das von James-Webb aufgenommene Bild ist das Ergebnis einer komplexen Kombination verschiedener monochromatischer Bilder, die mit zwei Weltraumteleskopinstrumenten aufgenommen wurden. NIR-Kamera et MIRI. Einzelne Bilder zeigen verschiedene Facetten von Galaxien: junge oder alte Sterne, ionisiertes oder molekulares Gas. Das kombinierte Bild veranschaulicht mit Falschfarben die räumliche Verteilung jeder Komponente.
Wie unterscheidet sich dieses mit dem James-Webb aufgenommene Bild von dem ikonischen, das mit Hubble aufgenommen wurde? Erstens, während Hubble im ultravioletten und sichtbaren Bereich beobachtete, wurde dieses im Infraroten oder besser gesagt „dem“ Infrarot aufgenommen.
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James-Webbs Spezialität: Beobachtung im Infraroten
Das sogenannte "nahe" Infrarot bis zu einer Wellenlänge von wenigen Mikrometern öffnet ein Fenster zu Sternen, die so alt sind wie unsere Sonne, die in Galaxien am zahlreichsten, aber nicht die hellsten sind, zumindest im Sichtbaren, wo sie sich befinden geblendet von jüngeren Stars. In unserem Bild offenbart die blassgelbe Farbe die Massenkarte von Sternpopulationen von galaktischen Halos sowie Gezeitenschweifen.
Darüber hinaus ist das nahe Infrarot relativ unempfindlich gegenüber der Auslöschung von Licht durch Staubkörner und ermöglicht es daher, die Anwesenheit von Sternen dort aufzuzeigen, wo sie konzentriert sind, beispielsweise in Sternenkindergärten. So verschwinden die dunklen Streifen aufgrund von Staub, die auf dem Hubble-Bild sehr präsent sind, mit den Augen von James-Webb.
Jenseits von 5 Mikrometern und dem Untersuchungsbereich des NIRCam-Instruments betreten wir die Blumenbeete von MIRI und den „mittleren“ Infrarotbereich, der sich bis zu 30 Mikrometern erstreckt. Die Emissionsquellen im „mittleren“ Infrarot sind vielfältig und die Interpretation dieses Lichtkomplexes … ebenso wie die Phänomene, die in Stéphans Quintett vorhanden sind.
Im Quintett beispielsweise wurden die Gaswolken von einer der Galaxien der Gruppe gerammt, die mit hoher Geschwindigkeit eintraf. Dieser Staub wurde durch die Erschütterungen erhitzt und strahlt (das würde er zum Beispiel auch durch Erhitzen bei Ausbrüchen der Sternentstehung tun), was die gut sichtbaren roten Streifen zwischen den Galaxien erklärt.
Andere Filamente scheinen aus der Galaxie zu entkommen, die sich oben im Bild befindet. Sie zeugen von einer signifikanten Wiederbelebung der Aktivität, die durch die Kollisionen im Herzen der Galaxie ausgelöst wurde. wo ein ultramassives Schwarzes Loch lauert.
Bessere Auflösung
Aber wenn das James-Webb-Teleskop Hubble übernimmt, dann vor allem durch seinen Auflösungsgewinn.
Wie jedes Weltraumteleskop, das atmosphärische Turbulenzen überwindet, glänzte Hubble bereits mit der Finesse seiner Bilder. Der James Webb zeichnet sich durch die Größe seines Spiegels aus. Damit teilen sich diffuse Emissionszonen in mehrere Sternhaufen.
Aus diesem Grund hat das Licht einer der Quintet-Galaxien, NGC 7320 (links im Bild), eine andere Punktstruktur als die anderen: Es wird in einzelne Sterne aufgelöst. Doch selbst bei Beobachtung mit der außergewöhnlichen Schärfe des James-Webb-Teleskops sollte das Licht in der Entfernung des Quintetts diffus sein.
Tatsächlich befindet sich NGC 7320 im Vordergrund und gehört daher nicht zur Gruppe… aber das Quintett ist deswegen kein Quartett! In der Tat, dieAufnahme mit dem Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop hatte die Anwesenheit einer fünften Galaxie enthüllt, die sich außerhalb des Sichtfelds von James-Webb befindet.
Dieser Projektionseffekt ist seit langem bekannt, wird aber in diesem Bild auf bemerkenswerte Weise veranschaulicht. Das James-Webb liefert also nicht nur spektakuläre Bilder für die Öffentlichkeit und wertvolle Daten für Wissenschaftler, es hat auch pädagogische Tugenden.
Pierre-Alain Herzog, Forschungsdirektor am CNRS, Direktor des Straßburger Astronomischen Observatoriums, Universität Straßburg
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