Kính thiên văn Webb và Hubble hợp tác để tạo ra hình ảnh 'Mothra' và cụm 'Cây Giáng sinh' khổng lồ

Vẫn chưa đến tháng 12, nhưng NASA đã có tâm trạng lễ hội: kính viễn vọng không gian Webb và Hubble gần đây đã chụp được ảnh MACS0416, một cặp cụm thiên hà va chạm cách Trái đất 4,3 tỷ năm ánh sáng được trang hoàng trong ánh sáng lấp lánh.

Hình ảnh kết hợp ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng hồng ngoại, các bánh xe tương ứng của Hubble và Webb, để tạo ra một cái nhìn bao quát về các cụm va chạm. Các quan sát của Webb được thực hiện như một phần của Chương trình Khoa học Tái ion hóa và Thấu kính, hay còn gọi là PEARLS, và dữ liệu Hubble được thu thập như một phần của chương trình Frontier Fields, bắt đầu vào năm 2014.

Rogier Windhorst, nhà thiên văn học tại Đại học bang Arizona và là nhà nghiên cứu chính của PEARLS, cho biết : “Chúng tôi đang xây dựng di sản của Hubble bằng cách đẩy tới những khoảng cách xa hơn và các vật thể mờ hơn” . “Toàn bộ bức tranh sẽ không trở nên rõ ràng cho đến khi bạn kết hợp dữ liệu Webb với dữ liệu Hubble.”

Trong khi ánh sáng ở bước sóng khả kiến ​​có nghĩa là (có lẽ rõ ràng) mắt chúng ta có thể nhìn thấy nó, thì ánh sáng hồng ngoại lại là một vấn đề khác. Webb được thiết kế để chụp ảnh ánh sáng vượt quá đầu đỏ của quang phổ điện từ, vì vậy bộ xử lý hình ảnh Webb phải gán các bước sóng ánh sáng khả kiến ​​cho những nguồn vô hình đó. Trong hình ảnh mới, các thiên hà xanh hơn ở gần chúng ta hơn và được Hubble nhìn thấy dễ dàng hơn, trong khi các thiên hà đỏ hơn ở xa hơn và được Webb nhìn rõ nhất.

Trong khi Hubble đã hoạt động được hơn 30 năm thì Webb mới chỉ bắt đầu chụp ảnh khoa học vào tháng 7 năm ngoái. Bạn có thể xem một số hình ảnh Webb đẹp nhất từ ​​năm đầu tiên tại đây .

Hai giấy tờ chi tiết các khía cạnh của hình ảnh. Một, được xuất bản trên tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn , mô tả “ngôi sao quái vật cực kỳ phóng đại” có biệt danh là Mothra, theo tên con quái vật hư cấu nổi bật trong loạt phim Godzilla . Bài báo còn lại được chấp nhận xuất bản trên Tạp chí Vật lý thiên văn và hiện được lưu trữ trên máy chủ in sẵn arXiv ; công việc đó trình bày chi tiết về 14 vật thể thoáng qua được nhìn thấy trong cụm thiên hà. Những sự chuyển tiếp này là những vật thể có độ sáng quan sát được thay đổi theo thời gian, khiến cho những đốm màu sắc lấp lánh trong mắt kính thiên văn.

“Chúng tôi gọi MACS0416 là Cụm Thiên hà Cây Giáng sinh, vì nó rất sặc sỡ và vì những ánh sáng nhấp nháy mà chúng tôi tìm thấy bên trong nó. Haojing Yan, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Missouri ở Columbia và là tác giả chính của một trong những bài báo, cho biết trong cùng một bản phát hành. Chúng ta có thể nhìn thấy sự chuyển tiếp ở khắp mọi nơi.

Mười hai trong số các điểm chuyển tiếp được phát hiện quá mờ và có màu đỏ để Hubble có thể nhìn thấy, vì vậy dữ liệu Webb rất quan trọng trong việc có được hình ảnh trường hoàn chỉnh hơn. Các nhà nghiên cứu tin rằng hai giai đoạn chuyển tiếp còn lại là siêu tân tinh – những vụ nổ lớn xảy ra vào cuối vòng đời của một ngôi sao.

Ngôi sao có biệt danh Mothra nằm trong một thiên hà tồn tại khoảng ba tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Nhóm nghiên cứu tin rằng ngôi sao quái vật này có thể nằm trong một hệ nhị phân với một ngôi sao siêu khổng lồ khác mà nhóm đã đặt biệt danh phù hợp là Godzilla. Mothra có khối lượng gấp từ 10.000 đến một triệu lần Mặt trời của chúng ta và có thể gợi ý về bản chất của vật chất tối.

Trong bài báo của họ, đội nghiên cứu phát biểu rằng các mô hình vật chất tối axion (tập trung vào axion, một hạt lý thuyết được đặt tên cho chất tẩy rửa ) phù hợp với những quan sát của họ trong những phạm vi khối lượng nhất định đối với axion. Đầu năm nay, một trường hợp khác về thấu kính hấp dẫn cực mạnh đã củng cố trường hợp vật chất tối axionic .

Khi Webb và Hubble tiếp tục nghiên cứu về vũ trụ, sự hiểu biết của chúng ta về vật chất tối, sự tiến hóa của vũ trụ và vô số vật thể cấu thành nên vũ trụ sẽ trở nên rõ ràng hơn. Dữ liệu của họ—cũng như các quan sát của các kính thiên văn khác, như Kính viễn vọng Không gian Euclid mới ra đời —sẽ giúp chúng ta hiểu được cấu tạo của vũ trụ.

Xem thêm : Với những hình ảnh rực rỡ đầu tiên của Euclid, Webb tìm thấy một đối thủ xứng tầm trong không gian sâu thẳm