مدل بهبود یافته برای توزیع جرم خوشه کهکشانی SMACS J0723.3-7327 بر اساس تصویر تلسکوپ وب

این تصویر JWST خوشه کهکشانی SMACS J0723.3-7327 را با تعداد زیادی کهکشان پس‌زمینه عدسی گرانشی نشان می‌دهد. اعتبار: NASA، ESA، CSA و STScI

با استفاده از اولین تصویر علمی منتشر شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) در این ماه، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان با مشارکت قابل توجهی از دانشگاه فنی مونیخ (TUM) یک مدل بهبود یافته برای توزیع انبوه خوشه کهکشانی SMACS J0723.3-7327 ساخته‌اند. خوشه کهکشانی پیش‌زمینه که به عنوان یک لنز گرانشی عمل می‌کند، هم تصاویر متعددی از کهکشان‌های پس‌زمینه تولید می‌کند و هم این تصاویر را بزرگ‌نمایی می‌کند. یک خانواده از چنین تصاویر متعددی متعلق به کهکشانی است که مدل پیش‌بینی می‌کند که در فاصله‌ای حدود 13 Gyrs قرار دارد، یعنی نور آن قبل از رسیدن به تلسکوپ حدود 13 بیلیون سال سفر کرده است.

اولین تصویر علمی منتشر شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) از یک عدسی گرانشی، به ویژه خوشه کهکشانی SMACS J0723.3-7327 بود. عدسی‌های گرانشی، به ویژه خوشه‌های کهکشانی، نور کهکشان‌های پس زمینه را بزرگ می‌کنند و تصاویر متعددی از آنها تولید می‌کنند. قبل از JWST، 19 تصویر چندگانه از شش منبع پس زمینه در SMACS J0723.3-7327 شناخته شده بود. داده‌های JWST اکنون 27 تصویر چندگانه اضافی را از ده منبع لنز دیگر نشان می‌دهد.

گابریل بارتوسچ کامینها، محقق فوق دکتری در TUM، موسسه ماکس پلانک اخترفیزیک (MPA) و مرکز آلمان برای عدسی کیهانی (GCCL) اشاره می‌کند: «در اولین قدم به سمت جاده‌ای که توسط JWST افتتاح شد، از داده‌های اخیر این تلسکوپ کاملاً جدید برای مدلسازی اثر لنز SMACS0723 با دقت بسیار زیاد استفاده کردیم. این همکاری ابتدا از داده‌های تلسکوپ فضایی هابل (HST) و کاوشگر طیف‌سنجی چند واحدی (MUSE) برای ساخت یک مدل لنز «پیش از JWST» استفاده کرد و سپس آن را با تصویربرداری نزدیک به فروسرخ JWST اصلاح کرد که به تازگی در دسترس است. او می‌افزاید: «تصویربرداری JWST کاملاً شگفت‌انگیز و زیبا است و بسیاری از منابع پس‌زمینه با لنزهای چندگانه را نشان می‌دهد که به ما امکان می‌دهد تا مدل جرم لنز خود را به طور قابل‌توجهی اصلاح کنیم».

در این تصویر، کهکشان‌های مختلف پس‌زمینه با عدسی‌های چندگانه شماره‌گذاری شده‌اند، با رنگ‌های فیروزه‌ای نشان‌دهنده چندین سیستم تصویری شناخته‌شده و رنگ‌های سبز نشان‌دهنده منابع با عدسی‌های چندگانه جدید هستند. قسمتهای داخلی تصاویر بزرگ شده‌ای از یک کهکشان بسیار دور را نشان می‌دهد که با فلشهای سبز نشان داده شده است. اعتبار: NASA، ESA، CSA و STScI (حاشیه‌نویسی توسط MPA)

یکی از دقیق‌ترین مدل‌های موجود

بسیاری از این منابع جدید و دارای عدسی هنوز تخمین مسافتی ندارند و دانشمندان از مدل جرم خود برای پیش‌بینی این امر استفاده کردند که این کهکشان‌های دارای عدسی دور هستند. یکی از آنها احتمالاً در فاصله شگفت‌انگیز 13 Gyrs (تغییر قرمز > 7.5) قرار دارد، یعنی نور آن در مراحل اولیه کیهان ساطع شده است. این کهکشان در سه تصویر عدسی ضرب می‌شود و درخشندگی آن در مجموع با ضریب μ≈20 بزرگ می‌شود.

با این حال، برای مطالعه این اجرام اولیه، توصیف دقیق اثر عدسی خوشه کهکشانی پیش‌زمینه ضروری است. شری سویو، پروفسور کیهان‌شناسی رصدی در TUM، رهبر گروه تحقیقاتی ماکس پلانک در MPA و محقق مدعو در موسسه نجوم و اخترفیزیک آکادمی سینیکا، تاکید می‌کند: «مدل جرم دقیق ما پایه و اساس اکتشاف داده‌های JWST را تشکیل می‌دهد. “تصاویر دیدنی JWST تنوع زیادی از کهکشان‌های دارای عدسی قوی را نشان می‌دهد که به لطف مدل دقیق ما می‌توان آنها را با جزئیات بررسی کرد.”

مدل جدید برای توزیع انبوه خوشه پیش‌زمینه قادر است موقعیت‌های همه تصاویر چندگانه را با دقت بالایی بازتولید کند و این مدل را به یکی از دقیق‌ترین مدل‌های موجود تبدیل کند. برای مطالعات بعدی این منابع، مدل‌های لنز، از جمله نقشه‌های بزرگ‌نمایی و جابه‌جایی‌های قرمز (یعنی فواصل) برآورد شده از مدل به‌صورت عمومی در دسترس قرار می‌گیرند. سویو می‌افزاید: «ما از این موضوع بسیار هیجان‌زده هستیم. ما مشتاقانه منتظر مشاهدات آینده JWST از دیگر خوشه‌های کهکشانی با عدسی قوی هستیم. اینها نه تنها به ما اجازه می‌دهند توزیع جرم خوشه‌های کهکشانی را بهتر محدود کنیم، بلکه به مطالعه کهکشان‌های با جابجایی بالا به سرخ نیز می‌پردازیم.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Improved model for the mass distribution of galaxy cluster SMACS J0723.3−7327 based on Webb telescope image

by Technical University Munich JULY 28, 2022

https://phys.org/news/2022-07-mass-galaxy-cluster-smacs-j072337327.html