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Wenn Astronomen die Beobachtungsleistung des James-Webb-Weltraumteleskops und des Hubble-Weltraumteleskops kombinieren, erfassen sie detailliertere Porträts des Kosmos.
Ein neues Bild, das ein galaktisches Paar zeigt, das die NASA am Mittwoch veröffentlicht hat, ist das bemerkenswerte Ergebnis der Verwendung von Daten aus beiden Weltraumobservatorien.
Die Teleskope steuerten jeweils Beobachtungen über verschiedene Lichtwellenlängen bei. Webb kann Infrarotlicht erkennen, das für das menschliche Auge unsichtbar ist, während Hubble die beiden Galaxien sowohl im sichtbaren als auch im ultravioletten Licht beobachten kann. Das Duo aus elliptischer Galaxie und Spiralgalaxie ist als VV 191 bekannt, und es ist etwa 700 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.
„Durch die Kombination von Daten des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA und des Hubble-Weltraumteleskops der NASA haben wir mehr bekommen, als wir erwartet hatten!“ schrieb Webb interdisziplinärer Wissenschaftler und Regents Professor der Arizona State University Rogier Windhorst für den Webb-Blog der NASA.
„Webbs neue Daten ermöglichten es uns, das Licht, das von der hellweißen elliptischen Galaxie links emittiert wurde, durch die gewundene Spiralgalaxie rechts zu verfolgen – und die Auswirkungen von interstellarem Staub in der Spiralgalaxie zu identifizieren. … Die Nahinfrarotdaten von Webb zeigen uns auch die längeren, extrem staubigen Spiralarme der Galaxie in viel mehr Details, wodurch die Arme den Anschein erwecken, als würden sie sich mit der zentralen Ausbuchtung der hellweißen elliptischen Galaxie auf der linken Seite überlappen.“
Das Bild ist ein frühes Ergebnis des Beobachtungsprogramms mit dem Namen Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science oder PEARLS durch das Webb-Teleskop, das noch nicht den Peer-Review-Prozess durchlaufen hat. Die Studie wurde beim Astrophysical Journal eingereicht.
Wissenschaftler wählten das galaktische Paar aus fast 2.000 Kandidaten aus, die von freiwilligen Bürgerwissenschaftlern des Galaxy Zoo identifiziert wurden. Diese kleinen Galaxien, die sehr nahe beieinander zu liegen scheinen, interagieren nicht wirklich miteinander, aber sie ermöglichen es den Forschern, galaktischen Staub aufzuspüren und zu vergleichen.
„Es ist wichtig zu verstehen, wo Staub in Galaxien vorhanden ist, weil Staub die Helligkeit und Farben verändert, die in Bildern der Galaxien erscheinen“, schrieb Windhorst. „Staubkörner sind teilweise für die Entstehung neuer Sterne und Planeten verantwortlich, daher versuchen wir immer, ihre Anwesenheit für weitere Studien zu identifizieren.“
Aber ein genauerer Blick auf dieses galaktische Paar ist nicht das einzige himmlische Wunder, das dieses zusammengesetzte Bild offenbart. Hinter dem Paar sind auch andere Galaxien sichtbar, und einer dieser Lichtpunkte führte zu einer zweiten Entdeckung innerhalb des neuen Bildes. Dieses als Gravitationslinseneffekt bezeichnete Phänomen tritt auf, wenn Vordergrundgalaxien als Vergrößerungsglas für die dahinter liegenden Objekte fungieren.
Wissenschaftler verwendeten die gleiche Technik für Webbs erstes Bild, das im Juli veröffentlicht wurde. Das Weltraumteleskop lieferte laut NASA „das bisher tiefste und schärfste Infrarotbild des fernen Universums“.
Über der weißen elliptischen Galaxie auf der linken Seite befindet sich ein schwacher roter Bogen, der eigentlich eine sehr weit entfernte Galaxie ist. Die Schwerkraft der elliptischen Galaxie im Vordergrund hat das Licht der weiter entfernten Galaxie gebeugt. Die Verzerrung der fernen Galaxie führt auch dazu, dass sie als roter Punkt rechts unten neben der elliptischen Galaxie wieder erscheint.
Die Bilder der fernen Galaxie sind so schwach, dass sie in den Hubble-Daten nicht erkannt wurden, aber sie erscheinen deutlich in Webbs Nahinfrarot-Beobachtung.
„Simulationen von Galaxien mit Gravitationslinsen wie dieser helfen uns zu rekonstruieren, wie viel Masse einzelne Sterne haben und wie viel Dunkle Materie sich im Kern dieser Galaxie befindet“, schrieb Windhorst.
Abgesehen von den Erkenntnissen, die Astronomen über VV 191 sammeln, deutet der Hintergrund dieses Webb-Bildes auf weitere Geheimnisse hin, die noch tiefer im Universum liegen, fügte er hinzu. „Zwei fleckige Spiralen oben links von der elliptischen Galaxie haben scheinbar ähnliche Größen, zeigen sich aber in sehr unterschiedlichen Farben. Einer ist wahrscheinlich sehr staubig und der andere sehr weit entfernt, aber wir – oder andere Astronomen – müssen Daten erhalten, die als Spektren bekannt sind, um festzustellen, welches was ist.“