Questa immagine JWST mostra l'ammasso di galassie SMACS J0723.3-7327 con un gran numero di galassie di fondo con lenti. La barra bianca in basso corrisponde a 50 secondi d'arco, che è approssimativamente la dimensione massima di Giove osservata dalla Terra. Credito:NASA, ESA, CSA e STScI
Utilizzando la prima immagine scientifica rilasciata dal James Webb Space Telescope (JWST) questo mese, un team internazionale di scienziati con un contributo significativo dell'Università tecnica di Monaco (TUM) ha costruito un modello migliorato per la distribuzione di massa dell'ammasso di galassie SMACS J0723 .3-7327. Agendo come una cosiddetta lente gravitazionale, l'ammasso di galassie in primo piano produce sia immagini multiple di galassie di sfondo che ingrandisce queste immagini. Una famiglia di immagini così multiple appartiene a una galassia, che il modello prevede si trovi a una distanza di circa 13 Gyrs, cioè la cui luce ha viaggiato per circa 13 miliardi di anni prima di raggiungere il telescopio.
La prima immagine scientifica rilasciata dal James Webb Space Telescope (JWST) era di una lente gravitazionale, in particolare dell'ammasso di galassie SMACS J0723.3-7327. Le lenti gravitazionali, in particolare gli ammassi di galassie, ingrandiscono la luce delle galassie sullo sfondo e ne producono più immagini. Prima di JWST, in SMACS J0723.3-7327 erano note 19 immagini multiple di sei sorgenti di sfondo. I dati JWST ora hanno rivelato 27 immagini multiple aggiuntive da altre dieci sorgenti con obiettivo.
"In questo primo passo verso la strada aperta da JWST, abbiamo utilizzato i dati recenti di questo nuovissimo telescopio, per modellare l'effetto di lente di SMACS0723 con grande precisione", sottolinea Gabriel Bartosch Caminha, postdoc al TUM, il Max Planck Institute for Astrofisica (MPA) e il Centro tedesco per le lenti cosmologiche (GCCL). La collaborazione ha inizialmente utilizzato i dati del telescopio spaziale Hubble (HST) e del Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) per costruire un modello di obiettivo "pre-JWST", quindi lo ha perfezionato con l'imaging del vicino infrarosso JWST appena disponibile. "L'imaging JWST è assolutamente sbalorditivo e bellissimo, poiché mostra molte più sorgenti di sfondo con obiettivo moltiplicato, che ci hanno permesso di perfezionare sostanzialmente il nostro modello di massa dell'obiettivo", aggiunge.
In questa immagine, le varie galassie di fondo con lente multipla sono numerate, con i colori ciano che indicano sistemi di immagini multiple già noti e i colori verdi che indicano nuove sorgenti con lente multipla. Gli inserti mostrano immagini ingrandite di una galassia molto lontana con alcune sottostrutture indicate dalle frecce verdi. Crediti:NASA, ESA, CSA e STScI (annotazioni di MPA)
Uno dei modelli più accurati disponibili
Molte di queste nuove sorgenti con lenti non hanno ancora stime della distanza e gli scienziati hanno utilizzato il loro modello di massa per prevedere quanto è più probabile che siano lontane queste galassie con lenti. Uno di questi è risultato essere probabilmente alla sorprendente distanza di 13 Gyrs (redshift> 7,5), cioè la sua luce è stata emessa durante le prime fasi dell'universo. Questa galassia è moltiplicata in tre immagini e la sua luminosità è ingrandita di un fattore di μ≈20 in totale.
Tuttavia, per studiare questi oggetti primordiali, è fondamentale descrivere accuratamente l'effetto lensing dell'ammasso di galassie in primo piano. "Il nostro accurato modello di massa costituisce la base per l'esplorazione dei dati JWST", sottolinea Sherry Suyu, Professore di Cosmologia Osservativa al TUM, Max Planck Research Group Leader presso MPA e Visiting Scholar presso l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics. "Le spettacolari immagini JWST mostrano una grande varietà di galassie fortemente cristallizzate, che possono essere studiate in dettaglio grazie al nostro modello accurato."
Il nuovo modello per la distribuzione di massa dell'ammasso in primo piano è in grado di riprodurre le posizioni di tutte le immagini multiple con un'elevata precisione, rendendo il modello uno dei più accurati disponibili. Per gli studi di follow-up di queste fonti, i modelli delle lenti, comprese le mappe di ingrandimento e gli spostamenti verso il rosso (cioè le distanze) stimati dal modello sono resi disponibili al pubblico. "Siamo molto entusiasti di questo", aggiunge Suyu. "Stiamo aspettando con impazienza le future osservazioni JWST di altri ammassi di galassie con lenti lenti. Queste non solo ci consentiranno di vincolare meglio le distribuzioni di massa degli ammassi di galassie, ma anche di studiare galassie ad alto spostamento verso il rosso". + Esplora ulteriormente
