Den här JWST-bilden visar galaxhopen SMACS J0723.3−7327 med ett stort antal linsade bakgrundsgalaxer. Den vita stapeln längst ner motsvarar 50 bågar, vilket är ungefär den maximala storleken på Jupiter som observerats från jorden. Kredit:NASA, ESA, CSA och STScI
Med hjälp av den första vetenskapsbilden som släpptes av James Webb Space Telescope (JWST) denna månad har ett internationellt team av forskare med betydande bidrag från Münchens tekniska universitet (TUM) byggt en förbättrad modell för massfördelningen av galaxhopen SMACS J0723 .3−7327. Förgrundsgalaxhopen fungerar som en så kallad gravitationslins och producerar både flera bilder av bakgrundsgalaxer och förstorar dessa bilder. En familj av sådana flera bilder tillhör en galax, som modellen förutspår att vara på ett avstånd av cirka 13 Gyrs, d.v.s. vars ljus färdades omkring 13 miljarder år innan det nådde teleskopet.
Den första vetenskapliga bilden som släpptes av James Webb Space Telescope (JWST) var av en gravitationslins, i synnerhet galaxhopen SMACS J0723.3−7327. Gravitationslinser, särskilt galaxhopar, förstorar ljuset från bakgrundsgalaxer och producerar flera bilder av dessa. Före JWST var 19 flera bilder av sex bakgrundskällor kända i SMACS J0723.3−7327. JWST-data avslöjade nu ytterligare 27 flera bilder från ytterligare tio linskällor.
"I detta första steg mot den väg som JWST öppnade använde vi färska data från detta helt nya teleskop för att modellera linseffekten av SMACS0723 med stor noggrannhet", påpekar Gabriel Bartosch Caminha, postdoc-stipendiat vid TUM, Max Planck Institute för Astrofysik (MPA) och German Center for Cosmological Lensing (GCCL). Samarbetet använde först data från Hubble Space Telescope (HST) och Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) för att bygga en "pre-JWST" linsmodell, och förfinade den sedan med nytillgänglig JWST nära-infraröd avbildning. "JWST-avbildningen är helt häpnadsväckande och vacker och visar många fler bakgrundskällor med flera linser, vilket gjorde det möjligt för oss att avsevärt förfina vår linsmassamodell", tillägger han.
I den här bilden är de olika bakgrundsgalaxerna med flera linser numrerade, med cyanfärger som indikerar redan kända multipelbildsystem och gröna färger som indikerar nya flerlinskällor. Infällningarna visar förstorade bilder av en mycket avlägsen galax med viss understruktur indikerad av de gröna pilarna. Kredit:NASA, ESA, CSA och STScI (kommentarer av MPA)
En av de mest exakta modellerna som finns
Många av dessa nya, linsförsedda källor har ännu inga avståndsuppskattningar, och forskarna använde sin massmodell för att förutsäga hur långt borta dessa linsförsedda galaxer är mest sannolikt att vara. En av dem befanns troligen vara på det fantastiska avståndet av 13 Gyrs (rödförskjutning> 7,5), d.v.s. dess ljus sänds ut under universums tidiga stadier. Denna galax är multipellinsad till tre bilder och dess ljusstyrka förstoras med en faktor på μ≈20 totalt.
Men för att studera dessa primordiala objekt är det grundläggande att noggrant beskriva linseffekten av förgrundsgalaxhopen. "Vår exakta massmodell utgör grunden för utforskningen av JWST-data", betonar Sherry Suyu, professor i observationskosmologi vid TUM, Max Planck Research Group Leader vid MPA och en gästforskare vid Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics. "De spektakulära JWST-bilderna visar en stor variation av starkt linsade galaxer, som kan studeras i detalj tack vare vår exakta modell."
Den nya modellen för massfördelning av förgrundsklustret är kapabel att återge positionerna för alla flera bilder med hög noggrannhet, vilket gör modellen till en av de mest exakta som finns. För uppföljningsstudier av dessa källor görs linsmodellerna, inklusive förstoringskartor och rödförskjutningar (d.v.s. avstånd) uppskattade från modellen allmänt tillgängliga. "Vi är väldigt exalterade över detta", tillägger Suyu. "Vi väntar ivrigt på framtida JWST-observationer av andra galaxhopar med starka linser. Dessa kommer inte bara att tillåta oss att bättre begränsa massfördelningen av galaxhopar, utan också att studera galaxer med hög rödförskjutning." + Utforska vidare
