Webb onthult nieuwe details in Pandora’s Cluster
Astronomen hebben met de James Webb Space Telescope een nieuw ‘deep field’ vastgelegd van Pandora's Cluster (Abell 2744). De beelden laten nooit eerder vertoonde details zien. De resultaten zijn beschreven in vier wetenschappelijke artikelen. Leidse astronomen Marijn Franx en Mariska Kriek werkten mee aan het onderzoek. ‘Dit opent een nieuw venster op de evolutie van sterrenstelsels.’
Het nieuwe Webb-beeld toont drie clusters van zware sterrenstelsels die samen een megacluster vormen. De gecombineerde massa van de clusters creëert een krachtige zwaartekrachtlens, een natuurlijk vergrotingseffect van de zwaartekracht. Daardoor kunnen astronomen veel verder gelegen sterrenstelsels in het vroege heelal waarnemen. Pandora’s Cluster ligt in het zuidelijke sterrenbeeld Beeldhouwer (Sculptor), op 3,5 miljard lichtjaar van de aarde. Het nieuwe beeld van Pandora's Cluster voegt vier Webb-foto's samen tot één panoramisch beeld en toont ruwweg 50.000 bronnen in het nabij-infrarood licht.
Alleen de centrale kern van Pandora is eerder in detail bestudeerd door de Hubble-ruimtetelescoop. Door de combinatie van de infraroodinstrumenten van Webb, met een breed mozaïekbeeld van de verschillende lensgebieden in het gebied, kwamen de astronomen tot dit brede en diepe veld. Volgens Mariska Kriek is hiermee ‘een nieuw venster geopend op de studie van de kosmologie en de evolutie van sterrenstelsels’.
Webb overtreft de verwachtingen
Toen de Webb-beelden van Pandora's Cluster binnenkwamen waren we eerlijk gezegd een beetje van slag’ ,zegt astronoom Rachel Bezanson van de Universiteit van Pittsburgh. Ze is mede-hoofdonderzoeker van het Webb-programma ‘Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization’ (UNCOVER). ‘Er waren zoveel details in de voorgrondcluster en zoveel verre, gelensde sterrenstelsels, dat ik in het beeld verdwaalde. Webb overtreft onze verwachtingen.’
Behalve de vergroting, vervormt de zwaartekrachtlens het uiterlijk van verre sterrenstelsels, zodat ze er heel anders uitzien dan die op de voorgrond. De lenswerking van de cluster is zo sterk dat hij het weefsel van de ruimte zelf vervormt. Daardoor ziet het licht van verre sterrenstelsels dat door die vervormde ruimte reist, er ook vervormd uit.
Take a Tour of Pandora's Cluster
Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.
Bekijk de video op de oorspronkelijke website ofHonderden verre lensvormige sterrenstelsels te zien
Mede-hoofdonderzoeker Ivo Labbé Swinburne, wijst op het gebied rechtsonder op de Webb-opname. Dat is door Hubble nooit in beeld gebracht. ‘Daar zijn honderden verre lensvormige sterrenstelsels te zien die verschijnen als zwakke booglijnen. Door in te zoomen op het gebied, worden er steeds meer zichtbaar. Mijn eerste reactie op het beeld was dat het zo mooi is, dat het lijkt op een simulatie van de vorming van sterrenstelsels. We moesten onszelf eraan herinneren dat dit echte waarnemingen waren, en dat we nu in een nieuw tijdperk van sterrenkunde werken.’
Teamlid Pratika Dayal voegt daaraan toe: ‘Deze rijke datasets kunnen ons ook helpen om nieuw licht te werpen op de aard van donkere materie in het tijdperk van de geschiedenis van het heelal dat op geen enkele andere manier toegankelijk is.’
Waarnemingen met de Near-Infrared Camera
Het UNCOVER-team gebruikte Webb's Near-Infrared Camera (NIRCam) om de cluster vast te leggen met belichtingen tussen 4-6 uur, met in totaal ongeveer 30 uur waarneemtijd. De volgende stap is het nauwgezet doornemen van de beeldgegevens en het selecteren van sterrenstelsels voor vervolgwaarnemingen met de NIRSpec. Die zullen nauwkeurige afstandsmetingen opleveren, samen met andere gedetailleerde informatie over de samenstelling van de gelensde sterrenstelsels. Dit zal nieuwe inzichten opleveren in het vroege tijdperk van de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Het UNCOVER-team verwacht Webb deze NIRSpec-waarnemingen in de zomer van 2023 zal doen.
In de tussentijd zijn alle fotometrische gegevens van NIRCam openbaar gemaakt, zodat andere astronomen er vertrouwd mee kunnen raken. Zo kunnen ze hun eigen wetenschappelijke studies met de rijke datasets van Webb plannen. ‘We willen de astronomiegemeenschap helpen om optimaal gebruik te maken van de fantastische machine die Webb is,’ zegt Leids astronoom Marijn Franx. ‘Dit is nog maar het begin van alle verbazingwekkende Webb-wetenschap die nog komen gaat.’
Wetenschappelijke artikelen
• The JWST UNCOVER Treasury survey: Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization
Bezanson, R.; Labbe, I.; Whitaker, K. E.; et al.; 2022, arXiv:2212.04026
• UNCOVERing the extended strong lensing structures of Abell 2744 with the deepest JWST imaging
Furtak, L. J.; Zitrin, A.; Weaver, J. R.; et al.; 2022, arXiv:2212.04381
• JWST UNCOVER: A triply imaged extremely red and compact object at zphot≃7.7
Furtak, L. J.; Zitrin, A.; Plat A.; et al.; 2022, arXiv:2212.10531
• The UNCOVER Survey: A first-look HST+JWST catalog of 50,000 galaxies near Abell 2744 and beyond
Weaver, J. R.; Cutler, S. E.; Pan, R.; et al.; 2023, arXiv:2301.02671
Dit artikel verscheen als persbericht op de website van NOVA.
Beeld: NASA, ESA, CSA, Ivo Labbe, Rachel Bezanson; image processing: Alyssa Pagan (STScI)