Questa immagine del JWST mostra l’ammasso di galassie SMACS J0723.3-7327 con un gran numero di galassie di fondo a lente. La barra bianca in basso corrisponde a 50 arcsec, che è approssimativamente la dimensione di Giove osservata dalla Terra.
Utilizzando la prima immagine scientifica rilasciata questo mese dal James Webb Space Telescope (JWST), un team internazionale di scienziati, con il contributo significativo dell’Università Tecnica di Monaco (TUM), ha costruito un modello migliorato per la distribuzione di massa dell’ammasso di galassie SMACS J0723.3-7327.
Agendo come una cosiddetta lente gravitazionale, l’ammasso di galassie in primo piano produce immagini multiple delle galassie di sfondo e ingrandisce queste immagini. Una famiglia di queste immagini multiple appartiene a una galassia che, secondo il modello, si trova a una distanza di circa 13 miliardi di anni.
La prima immagine scientifica rilasciata dal James Webb Space Telescope (JWST) è stata quella di una lente gravitazionale, in particolare dell’ammasso di galassie SMACS J0723.3-7327. Le lenti gravitazionali, in particolare gli ammassi di galassie, ingrandiscono la luce delle galassie di fondo e producono immagini multiple di queste ultime.
Prima del JWST, erano note 19 immagini multiple di sei sorgenti di fondo in SMACS J0723.3-7327. I dati del JWST hanno ora rivelato altre 27 immagini multiple di altre dieci sorgenti lente.
“In questo primo passo verso la strada aperta da JWST, abbiamo utilizzato i dati recenti di questo nuovissimo telescopio per modellare l’effetto di lensing di SMACS0723 con grande precisione“, sottolinea Gabriel Bartosch Caminha, borsista postdoc presso il TUM, il Max Planck Institute for Astrophysics (MPA) e il German Center for Cosmological Lensing (GCCL). La collaborazione ha dapprima utilizzato i dati del telescopio spaziale Hubble (HST) e del Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) per costruire un modello di lente “pre-JWST”, per poi perfezionarlo con le immagini nel vicino infrarosso del JWST recentemente disponibili.
“Le immagini del JWST sono assolutamente stupefacenti e bellissime e mostrano molte più sorgenti di fondo a lenti multiple, il che ci ha permesso di perfezionare in modo sostanziale il nostro modello di massa della lente“, ha aggiunto.
In questa immagine sono numerate le varie galassie di fondo a lenti multiple, con i colori ciano che indicano sistemi a immagini multiple già noti e i colori verdi che indicano nuove sorgenti a lenti multiple. Gli inserti mostrano immagini ingrandite di una galassia molto distante con alcune sottostrutture indicate dalle frecce verdi.
Uno dei modelli più accurati disponibili
Gli scienziati hanno utilizzato il loro modello di massa per prevedere a quale distanza è più probabile che si trovino queste galassie con lenti. Si è scoperto che una di esse si trova probabilmente alla sorprendente distanza di 13 Gyrs (redshift > 7,5), cioè la sua luce è stata emessa durante le prime fasi dell’universo. Questa galassia è stata sottoposta a lente multipla in tre immagini e la sua luminosità è ingrandita di un fattore 20 in totale.
Tuttavia, per studiare questi oggetti primordiali, è fondamentale descrivere accuratamente l’effetto di lente dell’ammasso di galassie in primo piano.
“Il nostro modello di massa accurato costituisce la base per l’esplorazione dei dati del JWST“, sottolinea Sherry Suyu, professore di cosmologia osservativa alla TUM, responsabile del gruppo di ricerca Max Planck all’MPA e Visiting Scholar all’Istituto di Astronomia e Astrofisica dell’Academia Sinica.
“Le spettacolari immagini del JWST mostrano una grande varietà di galassie a lente, che possono essere studiate in dettaglio grazie al nostro modello accurato“.
Il nuovo modello per la distribuzione della massa dell’ammasso in primo piano è in grado di riprodurre le posizioni di tutte le immagini multiple con un’elevata precisione, rendendo il modello uno dei più accurati disponibili. Per gli studi di follow-up di queste sorgenti, i modelli delle lenti, comprese le mappe di ingrandimento e i redshift (cioè le distanze) stimati dal modello, sono resi disponibili al pubblico.
“Siamo molto entusiasti di questo risultato“, aggiunge Suyu. “Attendiamo con impazienza le future osservazioni del JWST di altri ammassi di galassie con forti lenti. Queste non solo ci permetteranno di vincolare meglio le distribuzioni di massa degli ammassi di galassie, ma anche di studiare galassie ad alto redshift“.
Maggiori informazioni:
G. B. Caminha et al, “First JWST observations of a gravitational lens: Mass model of new multiple images with near-infrared observations of SMACSJ0723.3−7327”.
La Macchina del Tempo 
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