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Verbessertes Modell für die Massenverteilung des Galaxienhaufens SMACS J0723.3−7327 basierend auf Webb-Teleskopbild

Dieses JWST-Bild zeigt den Galaxienhaufen SMACS J0723.3−7327 mit einer großen Anzahl von Galaxien im Hintergrund mit Linsen. Der weiße Balken unten entspricht 50 Bogensekunden, was ungefähr der maximalen Größe des Jupiter entspricht, die von der Erde aus beobachtet wird. Kredit: NASA, ESA, CSA und STScI

Unter Verwendung des ersten wissenschaftlichen Bildes, das diesen Monat vom James Webb Space Telescope (JWST) veröffentlicht wurde, hat ein internationales Team von Wissenschaftlern mit maßgeblicher Beteiligung der Technischen Universität München (TUM) ein verbessertes Modell für die Massenverteilung des Galaxienhaufens SMACS J0723 erstellt .3−7327. Der Galaxienhaufen im Vordergrund, der als sogenannte Gravitationslinse fungiert, erzeugt sowohl mehrere Bilder von Hintergrundgalaxien als auch vergrößert diese Bilder. Eine Familie solcher Mehrfachbilder gehört zu einer Galaxie, die das Modell in einer Entfernung von etwa 13 Gyr vorhersagt, dh deren Licht etwa 13 Milliarden Jahre zurückgelegt hat, bevor es das Teleskop erreicht.

Das erste vom James Webb Space Telescope (JWST) veröffentlichte wissenschaftliche Bild zeigte eine Gravitationslinse, insbesondere den Galaxienhaufen SMACS J0723.3−7327. Gravitationslinsen, insbesondere Galaxienhaufen, vergrößern das Licht von Hintergrundgalaxien und erzeugen mehrere Bilder von diesen. Vor JWST waren in SMACS J0723.3−7327 19 Mehrfachbilder von sechs Hintergrundquellen bekannt. Die JWST-Daten enthüllten nun 27 zusätzliche Mehrfachbilder von weiteren zehn Linsenquellen.

„In diesem ersten Schritt in Richtung der von JWST eröffneten Straße haben wir aktuelle Daten von diesem brandneuen Teleskop verwendet, um den Linseneffekt von SMACS0723 mit großer Genauigkeit zu modellieren“, betont Gabriel Bartosch Caminha, Postdoc-Stipendiat an der TUM, dem Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) und dem German Centre for Cosmological Lensing (GCCL). Die Zusammenarbeit verwendete zunächst Daten des Hubble Space Telescope (HST) und des Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), um ein „Pre-JWST“-Linsenmodell zu bauen, und verfeinerte es dann mit der neu verfügbaren JWST-Nahinfrarot-Bildgebung. „Die JWST-Bildgebung ist absolut erstaunlich und schön und zeigt viel mehr Hintergrundquellen mit mehreren Linsen, was es uns ermöglichte, unser Linsenmassenmodell wesentlich zu verfeinern“, fügt er hinzu.

James-Webb-Teleskop enthüllt weit entfernte Galaxien

In diesem Bild sind die verschiedenen Hintergrundgalaxien mit mehreren Linsen nummeriert, wobei Cyanfarben auf bereits bekannte Mehrfachbildsysteme und grüne Farben auf neue Quellen mit Mehrfachlinsen hinweisen. Die Einschübe zeigen vergrößerte Bilder einer sehr weit entfernten Galaxie mit einigen Substrukturen, die durch die grünen Pfeile angedeutet sind. Bildnachweis: NASA, ESA, CSA und STScI (Anmerkungen von MPA)

Eines der genauesten verfügbaren Modelle

Viele dieser neuen Linsenquellen haben noch keine Entfernungsschätzungen, und die Wissenschaftler verwendeten ihr Massenmodell, um vorherzusagen, wie weit diese Linsengalaxien am wahrscheinlichsten entfernt sind. Einer von ihnen befand sich wahrscheinlich in der erstaunlichen Entfernung von 13 Gyrs (Rotverschiebung > 7,5), dh sein Licht wurde in den frühen Stadien des Universums emittiert. Diese Galaxie wird in drei Bilder mehrfach gelinst und ihre Leuchtkraft insgesamt um den Faktor μ≈20 vergrößert.

Um diese ursprünglichen Objekte zu untersuchen, ist es jedoch von grundlegender Bedeutung, den Linseneffekt des Galaxienhaufens im Vordergrund genau zu beschreiben. „Unser genaues Massenmodell bildet die Grundlage für die Erforschung der JWST-Daten“, betont Sherry Suyu, Professorin für beobachtende Kosmologie an der TUM, Max-Planck-Forschungsgruppenleiterin am MPA und Gastwissenschaftlerin am Institut für Astronomie und Astrophysik der Academia Sinica. „Die spektakulären JWST-Bilder zeigen eine große Vielfalt stark gelinster Galaxien, die dank unseres genauen Modells im Detail untersucht werden können.“

Das neue Modell für die Massenverteilung des Vordergrundclusters ist in der Lage, die Positionen aller Mehrfachbilder mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren, was das Modell zu einem der genauesten verfügbaren macht. Für Folgestudien dieser Quellen werden die Linsenmodelle, einschließlich Vergrößerungskarten und Rotverschiebungen (dh Entfernungen), die aus dem Modell geschätzt werden, öffentlich zugänglich gemacht. „Wir freuen uns sehr darüber“, fügt Suyu hinzu. „Wir warten gespannt auf zukünftige JWST-Beobachtungen anderer Galaxienhaufen mit starkem Linseneffekt. Diese werden es uns nicht nur ermöglichen, die Massenverteilungen von Galaxienhaufen besser einzugrenzen, sondern auch Galaxien mit hoher Rotverschiebung zu untersuchen.“



Zitat: Verbessertes Modell für die Massenverteilung des Galaxienhaufens SMACS J0723.3−7327 basierend auf Webb-Teleskopbild (2022, 28. Juli), abgerufen am 4. August 2022 von

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