May 18, 2022
Menangkap Semua Yang Berkilau di Galaksi

Menangkap Semua Yang Berkilau di Galaksi

Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA

Sebuah tim peneliti internasional akan mensurvei bintang, gugus bintang, dan debu yang terletak di dalam 19 galaksi terdekat.

Untuk memahami galaksi, Anda harus memahami bagaimana bintang terbentuk. Lebih dari 100 peneliti dari seluruh dunia telah berkolaborasi untuk menyatukan pengamatan galaksi spiral terdekat yang diambil dengan radio paling kuat di dunia, teleskop tampak, dan ultraviolet – dan akan segera menambahkan rangkaian lengkap gambar inframerah resolusi tinggi dari NASA‘S Teleskop Luar Angkasa James Webb. Dengan kumpulan data yang inovatif ini, para astronom akan dapat mempelajari bintang-bintang saat mereka mulai terbentuk di dalam awan gas yang gelap dan berdebu, menguraikan ketika bintang-bintang bayi itu menerbangkan gas dan debu itu, dan mengidentifikasi bintang-bintang yang lebih matang yang mengeluarkan lapisan-lapisan gas dan debu. debu – semuanya untuk pertama kalinya dalam rangkaian galaksi spiral yang beragam.

Galaksi NGC 3351

Gambar galaksi spiral NGC 3351 ini menggabungkan pengamatan dari beberapa observatorium untuk mengungkap detail tentang bintang dan gasnya. Pengamatan radio dari Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) menunjukkan gas molekul padat dalam warna magenta. Instrumen Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) Teleskop Sangat Besar menyoroti di mana bintang masif muda menerangi lingkungan mereka, berwarna merah. Gambar Teleskop Luar Angkasa Hubble menyoroti jalur debu berwarna putih dan bintang yang baru terbentuk berwarna biru. Gambar inframerah resolusi tinggi dari Teleskop Luar Angkasa Webb akan membantu peneliti mengidentifikasi di mana bintang terbentuk di balik debu dan mempelajari tahap awal pembentukan bintang di galaksi ini. Kredit: Sains: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; pemrosesan gambar: Joseph DePasquale (STScI)

Spiral adalah beberapa bentuk paling menawan di alam semesta. Mereka muncul di kulit kerang yang rumit, jaring laba-laba yang dibangun dengan hati-hati, dan bahkan dalam ikal gelombang laut. Spiral pada skala kosmik – seperti yang terlihat di galaksi – bahkan lebih menarik, tidak hanya karena keindahannya, tetapi juga karena banyaknya informasi yang dikandungnya. Bagaimana bintang dan gugus bintang terbentuk? Sampai saat ini, jawaban lengkap digunakan untuk berada di luar jangkauan, terhalang oleh gas dan debu. Dalam tahun pertama operasi, Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA akan membantu para peneliti menyelesaikan sketsa yang lebih rinci dari siklus hidup bintang dengan gambar cahaya inframerah resolusi tinggi dari 19 galaksi.

Teleskop juga akan memberikan beberapa “potongan teka-teki” kunci yang hilang sampai sekarang. “JWST menyentuh begitu banyak fase berbeda dari siklus kehidupan bintang – semuanya dalam resolusi yang luar biasa,” kata Janice Lee, kepala ilmuwan Observatorium Gemini di NOIRLab National Science Foundation di Tucson, Arizona. “Webb akan mengungkapkan pembentukan bintang pada tahap paling awal, tepat ketika gas runtuh untuk membentuk bintang dan memanaskan debu di sekitarnya.”

Lee bergabung dengan David Thilker dari Universitas Johns Hopkins di Baltimore, Maryland, Kathryn Krackel dari Universitas Heidelberg di Jerman, dan 40 anggota tambahan dari program survei multi-panjang gelombang yang dikenal sebagai PHANGS (Fisika pada resolusi Sudut Tinggi di GalaxieS Terdekat). Misi mereka? Tidak hanya untuk mengungkap misteri pembentukan bintang dengan gambar inframerah resolusi tinggi Webb, tetapi juga untuk berbagi kumpulan data dengan seluruh komunitas astronomi untuk mempercepat penemuan.

Irama Formasi Bintang

PHANGS adalah novel, sebagian, karena menyatukan lebih dari 100 pakar internasional untuk mempelajari pembentukan bintang dari awal hingga akhir. Mereka menargetkan galaksi yang dapat dilihat langsung dari Bumi dan rata-rata berjarak 50 juta tahun cahaya. Kolaborasi besar dimulai dengan gambar cahaya gelombang mikro dari 90 galaksi dari Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) di Chile. Para astronom menggunakan data ini untuk menghasilkan peta gas molekuler untuk mempelajari bahan baku pembentukan bintang. sekali Teleskop Sangat BesarPenjelajah Spektroskopi Multi Unit (INSPIRASI) instrumen, juga di Chili, datang online, mereka memperoleh data yang dikenal sebagai spektrum untuk mempelajari fase selanjutnya dari pembentukan bintang dari 19 galaksi, terutama setelah gugus bintang telah membersihkan gas dan debu di dekatnya. Berbasis luar angkasa Teleskop Luar Angkasa Hubble telah memberikan pengamatan cahaya tampak dan ultraviolet dari 38 galaksi untuk menambahkan gambar resolusi tinggi dari masing-masing bintang dan gugus bintang.

Galaksi NGC 1300

Gambar galaksi spiral NGC 1300 ini menggabungkan beberapa pengamatan untuk memetakan populasi dan gas bintang. Cahaya radio yang diamati oleh Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), diwakili dalam warna kuning, menyoroti awan gas molekuler dingin yang menyediakan bahan mentah dari mana bintang-bintang terbentuk. Data dari instrumen Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) Teleskop Sangat Besar diwakili dalam warna merah dan magenta, menangkap dampak bintang muda yang masif pada gas di sekitarnya. Cahaya tampak dan ultraviolet yang ditangkap oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble menyoroti jalur debu berwarna emas dan bintang panas yang sangat muda berwarna biru. Gambar inframerah resolusi tinggi dari Teleskop Luar Angkasa Webb akan membantu peneliti mengidentifikasi di mana bintang terbentuk di balik debu dan mempelajari tahap awal pembentukan bintang di galaksi ini.
Kredit: Sains: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; pemrosesan gambar: Alyssa Pagan (STScI)

Elemen yang hilang, yang akan diisi oleh Webb, sebagian besar berada di area galaksi yang tertutup debu – wilayah tempat bintang aktif mulai terbentuk. “Kita akan melihat dengan jelas gugusan bintang di jantung awan molekuler padat yang sebelumnya hanya ada bukti tidak langsungnya,” kata Thilker. “Webb memberi kita cara untuk melihat ke dalam ‘pabrik bintang’ ini untuk melihat gugus bintang yang baru dirakit dan mengukur propertinya sebelum berevolusi.”

Data baru juga akan membantu tim menentukan usia populasi bintang dalam sampel galaksi yang beragam, yang akan membantu para peneliti membangun model statistik yang lebih akurat. “Kami selalu menempatkan konteks skala kecil ke dalam gambaran besar galaksi,” jelas Krackel. “Dengan Webb, kami akan melacak urutan evolusi bintang dan gugus bintang di setiap galaksi.”

Jawaban penting lainnya yang mereka cari melibatkan debu yang mengelilingi bintang-bintang, di dalam medium antarbintang. Webb akan membantu mereka menentukan area gas dan debu mana yang terkait dengan wilayah pembentuk bintang tertentu, dan material antarbintang yang mengambang bebas. “Ini tidak bisa dilakukan sebelumnya, di luar galaksi terdekat. Ini akan menjadi transformatif,” tambah Thilker.

Tim juga bekerja untuk memahami waktu siklus pembentukan bintang. “Skala waktu sangat penting dalam astronomi dan fisika,” kata Lee. “Berapa lama setiap tahap pembentukan bintang berlangsung? Bagaimana mungkin garis waktu itu bervariasi di lingkungan galaksi yang berbeda? Kami ingin mengukur kapan bintang-bintang ini membebaskan diri dari awan gas mereka untuk memahami bagaimana pembentukan bintang terganggu.”

Ilmu untuk Semua

Pengamatan Webb ini akan diambil sebagai bagian dari program Perbendaharaan, yang berarti mereka tidak hanya segera tersedia untuk umum, tetapi juga akan memiliki nilai ilmiah yang luas dan bertahan lama. Tim akan bekerja untuk membuat dan merilis kumpulan data yang menyelaraskan data Webb ke setiap kumpulan data pelengkap dari ALMA, MUSE, dan Hubble, memungkinkan peneliti masa depan untuk menyaring setiap galaksi dan populasi bintangnya dengan mudah, mengaktifkan dan menonaktifkan berbagai panjang gelombang – dan memperbesar piksel individu gambar. Mereka akan memberikan inventarisasi berbagai fase siklus pembentukan bintang, termasuk wilayah pembentukan bintang, bintang muda, gugus bintang, dan sifat debu lokal.

Penelitian ini akan dilakukan sebagai bagian dari program Webb’s General Observer (GO), yang dipilih secara kompetitif menggunakan sistem tinjauan anonim ganda, sistem yang sama yang digunakan untuk mengalokasikan waktu pada Teleskop Luar Angkasa Hubble.

Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah observatorium ilmu luar angkasa utama di dunia. Webb akan memecahkan misteri di tata surya kita, melihat ke luar ke dunia yang jauh di sekitar bintang lain, dan menyelidiki struktur misterius dan asal usul alam semesta kita dan tempat kita di dalamnya. Webb adalah program internasional yang dipimpin oleh NASA dengan mitranya, ESA (European Space Agency) dan Canadian Space Agency.