Röda galaxer bidrar till ny kunskap om universums födelse

Bilder tagna med den infraröda MIRI-kameran på James Webbteleskopet (JWST) gör det för första gången möjligt att observera de allra första galaxerna i långvågigt infrarött ljus. Tillsammans med en studie nyligen publicerad i tidskriften Astronomy and Astrophysics bidrar det till ny kunskap om hur de allra första galaxerna bildades för över 13 miljarder år sedan.

– I bilderna kan vi se de allra mest avlägsna galaxer vi känner till, säger Göran Östlin professor i astronomi vid Institutionen för Astronomi vid Stockholms universitet.

I studien presenterar forskargruppen sina observationer av Hubble Ultra Deep Field (HUDF). Hubble Ultra Deep Field är det område på himlavalvet som har observerats mest frekvent med olika teleskop, både genom Hubble och James Webb från rymden, men även med hjälp av markbaserade teleskop som VLT och ALMA.

– Det som är unikt med våra observationer är att de görs i mellanvågigt infrarött ljus, samt med en unikt lång exponeringstid, sammantaget nära 100 timmar, vilket gör att vi kan studera galaxer som ligger extremt långt borta. De skickade ut sitt ljus för över 13 miljarder år sedan, nära Universums begynnelse, säger Göran Östlin.

Närmare Big Bang

För de allra första galaxerna gör MIRI-observationerna det möjligt att förstå hur och när stjärnorna i dem bildades. I tidigare observationer är det bara nyfödda stjärnors ljus som har mätts upp i dessa galaxer.

– Med MIRI kan vi uppskatta mängden stjärnor som bildades ännu tidigare, nära Big Bang. Detta ger oss som forskare möjlighet att studera hur de första galaxerna utvecklades i universums barndom, säger Jens Melinder forskare vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet.

Grundämnen och svarta hål

Med mellanvågigt infrarött ljus kan forskargruppen också studera väldigt stoftrika galaxer, som ibland innehåller svarta hål. Stoftrika galaxer innehåller stora mängder interstellärt stoft som absorberar blått ljus från stjärnorna. Det ljus som slipper ut från dessa galaxer och når oss är infrarött ljus.

– Med MIRI kan vi därmed se igenom slöjan av stoft och observera det som ligger bakom. Genom att observera denna typ av galaxer kan vi till exempel förstå hur snabbt de tyngre grundämnen, som stoftet består av, bildades i det tidiga universum och hur supermassiva svarta hål, som omges av en ring av hett stoft, utvecklades, säger Jens Melinder.

Nya bilder och data tillgängliga

Genom publiceringen blir alla bilder och mätningar tillgängliga för forskare världen över att ladda ner och använda.

– Vi bidrar med helt nya data som kommer att kunna användas av forskare som vill studera galaxutveckling och hur de första galaxerna bildades. Eftersom HUDF är en så otroligt välobserverad del av natthimlen finns det ett stort värde i att bilderna finns tillgängliga, säger Jens Melinder, som tror att bilderna kommer att bli välanvända.

Fakta

•På grund av universums expansion blir ljuset från galaxer mer och mer rödförskjutet ju längre bort de ligger. De mest avlägsna galaxer vi känner till upptäcktes med NIRCam på JWST. Dessa galaxer skickar mestadels ut ultraviolett ljus från nybildade stjärnor, men på grund av rödförskjutningen behöver vi JWST och NIRCam för att kunna detektera dem i infrarött ljus. Med MIRI, som observerar mer långvågigt infrarött ljus, ser vi istället synligt (grönt-rött) ljus från galaxerna. Det blir då möjligt att också mäta upp ljus från något äldre stjärnor i galaxerna.

•Interstellärt stoft är små (med diameter på ca 0.1–0.5 mikrometer) gruskorn som bildas i material som döende stjärnor kastar ut, och blandas med den omgivande gasen.

Om MIRI

•MIRI, en kamera som astronomer vid Stockholms universitet och Chalmers varit med om att utveckla, är en kamera och en spektrograf som observerar mellan till långvågig infraröd strålning från 5 mikron till 28 mikron. Den har också koronagrafer, särskilt för att observera exoplaneter.

Hitta mer

Här finns artikeln ”MIRI Deep Imaging Survey (MIDIS) of the Hubble Ultra Deep Field: Survey description and early results for the galaxy population detected at 5.6 μm” i Astronomy and Astrophysics: https://www.aanda.org/articles...

DOI: 10.1051/0004-6361/202451723

Bilderna för nedladdning: https://esawebb.org/images/pot...

Forskningen vid JWST

Observationerna är tagna som en del av den garanterade tid (så kallad GTO) som europeiska institutioner som varit med och konstruerat MIRI fått tilldelade eftersom via den europeiska rymdstyrelsen ESA. Studierna av de mest avlägsna galaxerna i universum använder en del av den garanterade tiden och görs av det internationella forskarlaget European Consortium for MIRI (EC-MIRI)/MIRI Deep Imaging Survey. Vid Stockholms universitet görs forskningen av Göran Östlin, som också är projektledare, Jens Melinder, och Arjan Bik i Galaxgruppen vid Institutionen för astronomi.

Läs mer om forskningen i Galaxgruppen vid Stockholms universitet: https://www.su.se/forskning/fo...

Lär mer om JWST:

https://esawebb.org

https://webbtelescope.org/home

Kontakt:

Göran Östlin, professor i astronomi vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet.

ostlin@astro.su.se , 08-553 785 13

Jens Melinder, forskare vid Institutionen för astronomi, Stockholms universitet

jens@astro.su.se , 070-6471856