James Webb宇宙望遠鏡は初期の宇宙を振り返り、私たちの天の川のような銀河を見ます。

の新しい画像[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope (JWST) reveal for the first time galaxies with stellar bars — elongated features of stars stretching from the centers of galaxies into their outer disks — at a time when the universe was a mere 25% of its present age. The finding of so-called barred galaxies, similar to our Milky Way, this early in the universe will require astrophysicists to refine their theories of galaxy evolution.

Prior to JWST, images from the Hubble Space Telescope had never detected bars at such young epochs. In a Hubble image, one galaxy, EGS-23205, is little more than a disk-shaped smudge, but in the corresponding JWST image taken this past summer, it’s a beautiful spiral galaxy with a clear stellar bar.

“I took one look at these data, and I said, ‘We are dropping everything else!’” said Shardha Jogee, professor of astronomy at The University of Texas at Austin. “The bars hardly visible in Hubble data just popped out in the JWST image, showing the tremendous power of JWST to see the underlying structure in galaxies,” she said, describing data from the Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), led by UT Austin professor, Steven Finkelstein.

The power of JWST to map galaxies at high resolution and at longer infrared wavelengths than Hubble allows it look through dust and unveil the underlying structure and mass of distant galaxies. This can be seen in these two images of the galaxy EGS23205, seen as it was about 11 billion years ago. In the HST image (left, taken in the near-infrared filter), the galaxy is little more than a disk-shaped smudge obscured by dust and impacted by the glare of young stars, but in the corresponding JWST mid-infrared image (taken this past summer), it’s a beautiful spiral galaxy with a clear stellar bar. Credit: NASA/CEERS/University of Texas at Austin

The team identified another barred galaxy, EGS-24268, also from about 11 billion years ago, which makes two barred galaxies existing farther back in time than any previously discovered.

In an article accepted for publication in The Astrophysical Journal Letters, they highlight these two galaxies and show examples of four other barred galaxies from more than 8 billion years ago.

“For this study, we are looking at a new regime where no one had used this kind of data or done this kind of quantitative analysis before,” said Yuchen “Kay” Guo, a graduate student who led the analysis, “so everything is new. It’s like going into a forest that nobody has ever gone into.”

Bars play an important role in galaxy evolution by funneling gas into the central regions, boosting star formation.

“Bars solve the supply chain problem in galaxies,” Jogee said. “Just like we need to bring raw material from the harbor to inland factories that make new products, a bar powerfully transports gas into the central region where the gas is rapidly converted into new stars at a rate typically 10 to 100 times faster than in the rest of the galaxy.”

Bars also help to grow supermassive black holes in the centers of galaxies by channeling the gas part of the way.

このシミュレーションは、星のバーがどのように形成されるか（左側）とバーによるガスの流入（右側）の両方を示しています。 ステラバーは、ガスを銀河の中心部に流し込み、銀河の残りの部分よりも通常10〜100倍速い速度で新しい星に素早く切り替えることで、銀河の進化において重要な役割を果たします。 バーはまた、間接的にガス部分をチャネリングして、銀河の中心で超大量ブラックホールを成長させるのに役立ちます。 出典：Francoise Combes、パリ天文台

これらの初期の時代のロッド発見は、様々な方法で銀河の進化シナリオを揺るがした。

「このような初期のバーの発見は、銀河の進化モデルが初期の時代に新しい星の作成を加速するためにバーを通って新しいパスを持つことを意味します」とJogeeは言います。

そして、これらの初期バーの存在自体がバーの正確な豊かさを予測するために銀河物理学を正しく理解する必要があるため、理論モデルに挑戦します。 チームは次の論文でさまざまなモデルをテストします。

6つの棒銀河を示すJWSTイメージのモンタージュ。 これらのうちの2つは、これまで定量的に識別され特徴付けられた最高のルックバック時間を表します。 各図の左上にあるラベルは、宇宙が現在の年齢の40％から20％に過ぎなかった84億年から110億年前（Gyr）に至る各銀河の振り返り時間を示しています。 クレジット: NASA/CEERS/オースティンのテキサス大学

JWSTは、2つの理由でハッブルよりも遠い銀河の構造をよりよく明らかにすることができます。 まず、より大きなミラーはより多くの集光能力を提供し、より遠いより高い解像度で見ることができます。 第二に、ハブルよりも長い赤外線波長で観察するので、ほこりをよりよく見ることができます。

学部生のEden WiseとZilei Chenは、何百もの銀河を視覚的に見直し、ロッドがあるように見える銀河を検索することによって研究で重要な役割を果たしました。 近づく

参照: Yuchen Guo, Shardha Jogee, Steven L. Finkelstein, Zilei Chen, Eden Wise, Micaela B. Bagley, Guillermo Barro, Stijn Wuyts, Dale D. Kocevski, Jeyhan S. Kartaltepe, Elizabeth J. McGrath, Henry C. Ferguson, Bahram Mobasher, Mauro Giavalisco, Ray A. Lucas, Jorge A. Zavala, Jennifer M. Lotz, Norman A. Grogin, Marc Huertas-Company, Jesús Vega-Ferrero, Nimish P. Hathi, Pablo Arrabal Haro, Mark Dickinson, Anton M . Koekemoer, Casey Papovich, Nor Pirzkal, LY Aaron Yung, Bren E. Backhaus, Eric F. Bell, Antonello Calabrò, Nikko J. Cleri, Rosemary T. Coogan, MC Cooper, Luca Costantin, Darren Croton, Kelcey Davis, Alexander de la Vega、Avishai Dekel、Maximilien Franco、Jonathan P. Gardner、Benne W. Holwerda、Taylor A. Hutchison、Viraj Pandya、Pablo G. Pérez-González、Swara Ravindranath、Caitlin Rose、Jonathan R. Trump、Weichen Wang、受け入れ、 天体物理学ジャーナルの手紙。
arXiv:2210.08658

UT Austinの他の共著者はSteven Finkelstein、Micaela BagleyおよびMaximilien Francoである。 アメリカ、イギリス、日本、スペイン、フランス、イタリア、オーストラリア、イスラエル出身の他の機関の数十人の共著者がいます。

この研究のための資金は、Roland K. Blumberg Endowment in Astronomy、Heising-Simons Foundation、およびNASAによって部分的に提供されました。 これは、アメリカの大学で最も強力なスーパーコンピュータであるFronteraを含む、Texas Advanced Computing Centerのリソースに依存していました。