Webb dan Hubble milik NASA digabungkan untuk menciptakan pemandangan alam semesta yang paling berwarna

Tampilan pankromatik gugus galaksi MACS0416 ini dibuat dengan menggabungkan pengamatan inframerah dari Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA dengan data cahaya tampak dari Teleskop Luar Angkasa Hubble milik NASA. Sumber gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan CJ D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (Universitas Missouri)

https://chat.openai.com/c/de5c3def-7d31-49b0-bd44-3d61675a3ae5

Hasilnya: lanskap galaksi yang hidup ditambah lebih dari selusin objek yang baru ditemukan dan bervariasi dari waktu ke waktu.

Ketika dua observatorium besar digabungkan, mereka mengungkap banyak sekali detail baru yang hanya dapat dicapai melalui kekuatan gabungan keduanya. Webb dan Hubble bekerja sama untuk mempelajari gugus galaksi MACS0416, yang terletak sekitar 4,3 miliar tahun cahaya dari Bumi. Gabungan data mereka menghasilkan panorama prismatik berwarna biru dan merah, warna yang memberikan petunjuk jarak galaksi. Meskipun gambarnya menakjubkan, para peneliti telah menggunakan pengamatan ini untuk mendukung penemuan ilmiah baru, termasuk mengidentifikasi supernova yang meningkat secara gravitasi dan bintang-bintang biasa yang tidak terlihat.

Perbandingan gugus galaksi MACS0416 secara berdampingan seperti yang dilihat oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble dalam cahaya optik (kiri) dan Teleskop Luar Angkasa James Webb dalam cahaya inframerah (kanan) mengungkapkan detail yang berbeda. Kedua gambar tersebut berisi ratusan galaksi, namun gambar Web menunjukkan galaksi yang tidak terlihat atau hampir tidak terlihat pada gambar Hubble. Hal ini karena penglihatan inframerah Webb dapat mendeteksi galaksi yang terlalu jauh atau berdebu untuk dapat dilihat oleh Hubble. (Cahaya dari galaksi jauh mengalami pergeseran merah karena perluasan alam semesta.) Total waktu pemaparan Webb adalah sekitar 22 jam, dibandingkan dengan 122 jam waktu pemaparan gambar Hubble. Sumber gambar: NASA, ESA, Badan Antariksa Kanada, STScI

Teleskop Luar Angkasa Webb dan Hubble milik NASA digabungkan untuk menciptakan pemandangan alam semesta yang penuh warna

NASA‘S Teleskop Luar Angkasa James Webb Dan Teleskop Luar Angkasa Hubble Mereka telah bekerja sama untuk mempelajari cluster galaksi yang berkembang yang dikenal sebagai MACS0416. Gambar pankromatik yang dihasilkan menggabungkan cahaya tampak dan inframerah untuk menghasilkan salah satu pemandangan alam semesta terlengkap yang pernah dilihat. Terletak sekitar 4,3 miliar tahun cahaya dari Bumi, MACS0416 adalah sepasang gugus galaksi yang bertabrakan yang pada akhirnya akan bersatu membentuk gugus yang lebih besar.

Detailnya terungkap melalui kekuatan teleskopik bawaan

Gambar tersebut mengungkapkan kekayaan detail yang hanya dapat dicapai dengan menggabungkan kekuatan dua teleskop luar angkasa. Ini mencakup sekelompok besar galaksi di luar cluster dan serangkaian sumber yang bervariasi seiring waktu, kemungkinan besar disebabkan oleh pelensaan gravitasi – distorsi dan penguatan cahaya dari sumber latar belakang yang jauh.

Ini adalah yang pertama dari serangkaian pemandangan alam semesta yang sangat dalam dan belum pernah terjadi sebelumnya, yang diperoleh dari program kolaboratif Hubble yang ambisius bernama Frontier Fields, yang dibuka pada tahun 2014. Hubble memelopori pencarian beberapa galaksi paling redup dan termuda yang pernah ditemukan. Penglihatan inframerah Webb sangat meningkatkan pandangan kedalaman ini dengan menjelajah lebih jauh ke alam semesta awal dengan penglihatan inframerahnya.

Gambar gugus galaksi MACS0416 ini menyoroti latar belakang galaksi dengan lensa gravitasi tertentu, yang ada sekitar 3 miliar tahun setelah Big Bang. Galaksi ini berisi objek transit, atau objek yang kecerahannya berubah seiring waktu, yang oleh tim ilmiah disebut “Mothra”. Mothra adalah bintang yang diperbesar setidaknya 4.000 kali lipat. Tim percaya bahwa Mothra diperkuat tidak hanya oleh gravitasi gugus galaksi MACS0416, tetapi juga oleh objek yang dikenal sebagai “lensa mili” yang kemungkinan beratnya sama dengan gugus bintang globular. Sumber gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan CJ D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (Universitas Missouri)

“Kami membangun warisan Hubble dengan mendorong jarak yang lebih jauh dan objek yang lebih redup,” kata Rogier Windhorst dari Arizona State University, peneliti utama program PEARLS (Principle Extragalactic Regions for Reionization and Lensing Science), yang melakukan pengamatan Webb.

Memahami warna gambar dan tujuan ilmiah

Untuk membuat gambarannya, secara umum, panjang gelombang cahaya yang lebih pendek berwarna biru, panjang gelombang yang lebih panjang berwarna merah, dan panjang gelombang menengah berwarna hijau. Rentang panjang gelombang yang luas, dari 0,4 hingga 5 mikron, menghasilkan pemandangan galaksi yang sangat jelas.

Warna-warna ini memberikan petunjuk mengenai jarak galaksi: galaksi yang lebih biru relatif dekat dan sering kali menunjukkan pembentukan bintang yang intens, yang paling baik dideteksi oleh Hubble, sedangkan galaksi yang lebih merah cenderung lebih jauh, seperti yang ditemukan Webb. Beberapa galaksi juga tampak sangat merah karena mengandung banyak debu kosmik, yang cenderung menyerap warna cahaya bintang yang lebih biru.

“Gambaran lengkapnya tidak akan jelas sampai data Webb digabungkan dengan data Hubble,” kata Windhorst.

Temuan Ilmiah dan “Kluster Galaksi Pohon Natal”

Meskipun observasi baru Webb berkontribusi pada pandangan estetika ini, observasi tersebut digunakan untuk tujuan ilmiah tertentu. Tim peneliti menggabungkan tiga periode pengamatan, masing-masing dipisahkan dalam beberapa minggu, dengan periode keempat dari survei CANUCS (Canadian Unbiased Cluster Survey (NIRISS)). Tujuannya adalah untuk mencari objek yang kecerahannya bervariasi dari waktu ke waktu, yang dikenal sebagai transien.

Mereka mengidentifikasi 14 transien ini di seluruh bidang pandang. 12 dari transien ini terletak di tiga galaksi yang diperkuat secara kuat oleh pelensaan gravitasi, dan kemungkinan merupakan bintang tunggal atau sistem multi-bintang yang diperkuat secara singkat dalam waktu yang sangat lama. Dua transien lainnya terletak di dalam galaksi latar belakang yang jauh lebih besar dan kemungkinan besar merupakan supernova.

Gambar gugus galaksi MACS0416 diambil dalam cahaya tampak oleh ACS dan WFC3 Hubble dan dalam cahaya inframerah oleh NIRCam Webb, dengan panah kompas, bilah skala, dan tombol warna untuk referensi.
Panah kompas utara dan timur menunjukkan arah bayangan di langit. Perhatikan bahwa hubungan antara utara dan timur di langit (dilihat dari bawah) berbanding terbalik dengan panah arah di peta bumi (dilihat dari atas).
Bilah skala ditunjukkan dalam menit busur, sudut di langit sama dengan 60 derajat. (Panjang bilah skala adalah setengah menit busur.) Lebar gambar penuh kira-kira 2,2 menit.
Gambar ini menunjukkan panjang gelombang cahaya tampak dan inframerah dekat yang diterjemahkan menjadi warna. Tombol warna menunjukkan filter Hubble ACS, WFC3, dan Webb NIRCam yang digunakan saat mengumpulkan cahaya. Warna setiap nama filter adalah warna cahaya tampak yang digunakan untuk mewakili cahaya yang melewati filter tersebut.
Sumber gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan CJ D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (Universitas Missouri)

“Kami menyebut MACS0416 sebagai Gugusan Galaksi Pohon Natal, karena ia sangat berwarna-warni dan karena kilatan cahaya yang kami temukan di dalamnya. Kami dapat melihat transien di mana-mana,” kata Haojing Yan dari Universitas Missouri-Columbia, penulis utama buku tersebut. makalah yang menjelaskan temuan ilmiah.

Menemukan begitu banyak transien dengan pengamatan dalam jangka waktu yang relatif singkat menunjukkan bahwa para astronom dapat menemukan banyak transien tambahan dalam kelompok ini dan kelompok lain yang serupa melalui pengamatan rutin dengan Webb.

Penemuan singkat yang unik: “Mothra”

Di antara transien yang diidentifikasi oleh tim, ada satu yang menonjol. Letaknya di galaksi yang ada sekitar 3 miliar tahun setelah Big Bang, dan telah diperbesar dengan faktor setidaknya 4.000. Tim menamai sistem bintang tersebut “Mothra” mengacu pada “sifatnya yang mengerikan”, karena sangat terang. dan sangat diperbesar. Ia bergabung dengan bintang lain yang sebelumnya diidentifikasi oleh para peneliti dan disebut “Godzilla.” (Baik Godzilla dan Mothra adalah monster raksasa yang dikenal sebagai kaiju di bioskop Jepang.)

Menariknya, Mothra juga terlihat dalam observasi Hubble yang dilakukan sembilan tahun lalu. Hal ini tidak biasa, karena diperlukan penyelarasan yang sangat spesifik antara gugus galaksi latar depan dan bintang latar belakang untuk memperbesar bintang tersebut. Pergerakan timbal balik antara bintang dan gugus pada akhirnya akan menghilangkan keselarasan ini.

Penjelasan yang paling mungkin adalah adanya bodi tambahan di rakitan depan yang menambah pembesaran. Tim tersebut mampu membatasi massanya menjadi antara 10.000 dan 1 juta kali massa Matahari kita. Namun, sifat pasti dari apa yang disebut “lensa mili” masih belum diketahui.

“Penjelasan yang paling mungkin adalah adanya gugus bintang globular yang terlalu redup untuk dilihat secara langsung oleh Webb,” kata José Diego dari Institut Fisika Cantabria di Spanyol, penulis utama makalah yang merinci temuan tersebut. “Tetapi kita belum mengetahui sifat sebenarnya dari lensa tambahan ini.”

Yan dkk. Makalah ini diterima untuk diterbitkan di itu Jurnal Astrofisika. Diego dkk. Makalah ini diterbitkan pada Astronomi dan astrofisika.

Data Webb yang ditampilkan di sini diperoleh sebagai bagian dari program PEARLS GTO 1176.

Referensi:

“Mutiara JWST: Transien di Bidang MACS J0416.1-2403” oleh Haojing Yan, Ziyuan Ma, Pang Zheng Sun, Lifan Wang, Patrick Kelly, Jose M. Diego, Seth H. Cohen, Rogier A. Windhorst, Rolf A. Janssen, Norman A. Grogin, John F. Beckom, Christopher J. Konselius, Simon B. Sopir, Brenda Fry, Dan Coe, Madeline A. Marshall, Anton Quikemore, Christopher N.A. Wilmer, Aaron Robotham, Jordan C.J. de Silva, Jake Summers, Mario Nonino, Nor Pierzkal, Russell E. Ryan Jr., Rafael Ortiz III, Scott Tompkins, Rachana A. Bhatawdekar, Cheng Cheng, Adi Zitrin, S.P. Wilner, diterima, Jurnal Astrofisika.
arXiv:2307.07579

Referensi: “Mutiara JWST: Mothra, bintang kaiju baru di z = 2.091 diperkuat dengan kuat oleh MACS0416, dan implikasinya terhadap model materi gelap” oleh Jose M. Diego, Bangzheng Sun, Haoqing Yan, Lucas J. Furtak, Eric Zachrisson, Liang Dai, Patrick Kelly, Mario Nonino, Nathan Adams, Ashish K. Mina, Stephen B. Wilner, Adi Zittrain, Seth H. Cohen, Jordan C.J. de Silva, Rolf A. Jansen, Jake Summers, Roger A. Windhorst, Dan Coe, Christopher J. Conselici, Simon B. Sopir, Brenda Fry, Norman A. Grogen, Anton M. Cepat lagi, Madeleine A. Marshall, Noor Pierzkal, Aaron Robotham, Michael J. Rutkowski, Russell E. Ryan, Scott Tompkins, Christopher N. A. Wilmer dan Rachana Bhatawdekar, 32 Oktober 2023, Astronomi dan astrofisika.
doi: 10.1051/0004-6361/202347556

Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah observatorium sains luar angkasa terkemuka di dunia. Webb memecahkan misteri tata surya kita, melihat melampaui dunia jauh di sekitar bintang lain, dan mengeksplorasi struktur misterius dan asal usul alam semesta serta tempat kita di dalamnya. WEB merupakan program internasional yang dipimpin oleh NASA bersama mitranya Badan Antariksa Eropa (ESA).Badan Antariksa Eropa) dan Badan Antariksa Kanada.

Teleskop Luar Angkasa Hubble merupakan proyek kerjasama internasional antara NASA dan Badan Antariksa Eropa. Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, mengoperasikan teleskop tersebut. Institut Sains Teleskop Luar Angkasa (STScI) di Baltimore, Maryland, melakukan operasi sains di Hubble dan Webb. STScI dioperasikan untuk NASA oleh Asosiasi Universitas untuk Penelitian Astronomi, di Washington, DC