Vebs atklāj agrīnā Visuma milzi

Detalizēti vienas no pirmajām galaktikām attēli liecina, ka agrīnā visuma izaugsme bija daudz ātrāka, nekā sākotnēji tika domāts.

Astronomi šobrīd izbauda auglīgu atklājumu periodu, pētot daudzus agrīnā Visuma noslēpumus.

NASA Habla kosmiskā teleskopa pēcteča Džeimsa Veba kosmosa teleskopa (JWST) veiksmīgā palaišana ir pārkāpusi redzamā robežas.

Novērojumi tagad tiek veikti pirmajos 500 miljonos gadu pēc Lielā sprādziena, kad Visums bija mazāks par pieciem procentiem no tā pašreizējā vecuma. Cilvēkiem šis laiks noteikti ieviesīs Visumu toddler stadijā.

Tomēr galaktikas, kuras mēs novērojam, noteikti nav infantilas, jo jauni novērojumi atklāj galaktikas, kas ir masīvākas un nobriedušākas, nekā tika gaidīts tik agrīnā laikā, palīdzot pārrakstīt mūsu izpratni par galaktiku veidošanos un evolūciju.

Mūsu starptautiskā pētnieku komanda nesen veica bezprecedenta detalizētus novērojumus par vienu no vecākajām zināmajām galaktikām — ar nosaukumu Gz9p3, kas tagad publicēta Dabas astronomija.

Tās nosaukums cēlies no Stikla sadarbība (mūsu starptautiskās pētnieku grupas nosaukums) un fakts, ka galaktikai ir sarkanā nobīde z = 9,3, kur sarkanā nobīde ir viens no veidiem, kā aprakstīt attālumu līdz objektam – tātad G un z9p3.

Gz9p3, spožākā sapludinātā galaktika, kas zināma pirmajos 500 miljonos Visuma gadu (novērots ar Džeimsa Veba kosmosa teleskopu). Pa kreisi: tiešā attēlveidošana parāda dubultu kodolu centrālajā reģionā. Pa labi: vieglas šķērsgriezuma pazīmes atklāj iegarenu, saburzītu struktūru, kas rodas galaktiku saplūšanas rezultātā. Pateicība: NASA

Tikai pirms diviem gadiem Gz9p3 parādījās kā viens gaismas punkts Habla kosmiskais teleskops. Bet izmantojot Džeimsa Veba kosmiskais teleskops Mēs varam novērot šo objektu tādu, kāds tas bija 510 miljonus gadu vēlāk lielais sprādziensapmēram pirms 13 miljardiem gadu.

Mēs atklājām, ka Gz9p3 bija daudz masīvāks un nobriedušāks, nekā gaidīts tik jaunam Visumam, un tajā patiešām bija vairāki miljardi zvaigžņu.

Līdz šim tas bija masīvākais objekts, kas apstiprināts kopš tā laika, un tika aprēķināts, ka tas ir desmit reizes lielāks nekā jebkura cita galaktika, kas atklāta agrīnajā Visumā.

Kopā šie rezultāti liecina, ka, lai galaktika sasniegtu šo izmēru, zvaigznēm ir jāattīstās ātrāk un efektīvāk, nekā mēs sākotnēji domājām.

Agrīnā Visuma attālāko galaktiku saplūšana

Gz9p3 ir ne tikai masīvs, bet arī tā sarežģītā forma nekavējoties identificē to kā vienu no vecākajām galaktiku saplūšanām, kas jebkad redzētas.

Galaktikas JWST attēlveidošana parāda morfoloģiju, kas parasti ir saistīta ar divām mijiedarbīgām galaktikām. Apvienošanās nav pabeigta, jo mēs joprojām redzam divas sastāvdaļas.

Kad divi masīvi objekti šādi saplūst kopā, tie procesā atbrīvojas no kādas matērijas. Tātad šis izmestais materiāls liecina, ka tas, ko mēs esam novērojuši, ir viena no visattālākajām apvienošanās reizēm.

Džeimsa Veba teleskops — lielākais un jaudīgākais šāda veida instruments, kas jebkad palaists kosmosā — izmanto 6,5 metrus garu primāro spoguli, kas izgatavots no 18 sešstūra spoguļiem, kas pārklāti ar zelta slāni, lai radītu dažus no vecākajiem Visuma attēliem. Attēla kredīts: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

Tālāk mūsu pētījums iedziļinājās, lai raksturotu zvaigžņu kopas, kas veido saplūstošās galaktikas. Izmantojot JWST, mēs varējām pārbaudīt Galaktikas spektrssadala gaismu tāpat kā prizma sadala balto gaismu varavīksnē.

Izmantojot tikai attēlveidošanu, lielākā daļa šo ļoti attālo objektu pētījumu parāda tikai ļoti jaunas zvaigznes, jo jaunākas zvaigznes ir spilgtākas un tādējādi to gaisma dominē attēlveidošanas datos.

Piemēram, spilgti jauna populācija, kas izveidota galaktikas saplūšanas rezultātā, mazāk nekā dažus miljonus gadu veca, apsteidz vecāku populāciju, kas jau ir vairāk nekā 100 miljonus gadu veca.

izmantojot Spektrālās analīzes tehnika Mēs varam veikt tik detalizētus novērojumus, ka var atšķirt abas grupas.

Jauni agrīnā Visuma modeļi

Tik liela vecāka gadagājuma cilvēku populācija nebūtu gaidāma, ņemot vērā to, kā agrīnās zvaigznes veidojās, lai šajā kosmiskajā laikā būtu pietiekami vecas. Spektroskopija ir tik detalizēta, ka mēs varam redzēt seno zvaigžņu smalkās iezīmes, kas liecina, ka tur ir vairāk, nekā jūs domājat.

Specifiski spektrā atklātie elementi (tostarp silīcijs, ogleklis un dzelzs) atklāj, ka šai vecākajai populācijai ir jābūt klāt, lai bagātinātu galaktiku ar ķīmisko vielu pārpilnību.

Pārsteidz ne tikai galaktiku lielums, bet arī ātrums, ar kādu tās ir izaugušas līdz šim ķīmiski nobriedušajam stāvoklim.

Šie novērojumi sniedz pierādījumus par ātru un efektīvu zvaigžņu un metālu akreciju tūlīt pēc Lielā sprādziena, kas saistīts ar notiekošo galaktiku saplūšanu, parādot, ka masīvas galaktikas, kas satur daudzus miljardus zvaigžņu, pastāvēja agrāk, nekā gaidīts.

Novērojumi liecina par ātru un efektīvu zvaigžņu un metālu akreciju tūlīt pēc Lielā sprādziena. Attēla kredīts: NASA, ESA, Dženifera Luca (STScI), Mets Mauns (STScI), Antons M. Koikimore (STScI), HFF komanda (STScI)

Izolētas galaktikas veido savas zvaigžņu populācijas Uz vietas Tomēr, ņemot vērā to ierobežoto gāzes piegādi, tas var būt lēns veids galaktiku augšanai.

Mijiedarbība starp galaktikām var piesaistīt jaunas tīras gāzes plūsmas, nodrošinot degvielu, kas nepieciešama ātrai zvaigžņu veidošanai, un apvienošanās nodrošina ātrāku kanālu masu uzkrāšanai un augšanai.

Mūsu mūsdienu Visuma lielākajām galaktikām ir saplūšanas vēsture, tostarp mūsu pašu piena ceļš Tas ir pieaudzis līdz pašreizējam izmēram, secīgi apvienojoties ar mazākām galaktikām.

Gz9p3 novērojumi liecina, ka galaktikas spēja ātri uzkrāt masu agrīnajā Visumā, apvienojoties, un zvaigžņu veidošanās efektivitāte bija augstāka, nekā mēs gaidījām.

Šie un citi novērojumi, izmantojot Džeimsa Veba kosmosa teleskopu, mudina astrofiziķus pārskatīt savus Visuma agrīno gadu modeļus.

Mūsu kosmoloģija ne vienmēr ir nepareiza, taču mūsu izpratne par to, cik ātri veidojas galaktikas, var būt nepareiza, jo tās ir daudz lielākas, nekā mēs domājām par iespējamu.

Šie jaunie atklājumi nāk piemērotā laikā, kad mēs tuvojam divu gadu zinātnisko novērojumu atzīmei, kas veikta ar Džeimsa Veba kosmosa teleskopu.

Kopējam novēroto galaktiku skaitam pieaugot, astronomi, kas pēta agrīno Visumu, pāriet no atklāšanas fāzes uz periodu, kad mums ir pietiekami lieli paraugi, lai sāktu būvēt un pilnveidot jaunus modeļus.

Nekad nav bijis aizraujošāks laiks, lai izprastu agrīnā Visuma noslēpumus.

Atsauce: “Masīva mijiedarbīga galaktika 510 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena”, autors: Kristans Bojets, Mišela Trinti, Niša Litokavalita, Antonello Kalabro, Bendžamins Metas, Gvido Roberts Borsani, Nikolo Dalmaso, Lilans Jangs, Paola Santīni, Tommaso trio, Takers Džonss. Alīna Henrija, Šarlote A. Meisons, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eross Vanzela un Benedeta Vulcani, 2024. gada 7. marts, Dabas astronomija.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7

Pētījumu vadīja Dr Kate Boyett ar komandu, kurā bija profesori Maikls Trinity un Benjamin Mitha Nikolo Dalmaso Arī no Melburnas universitātes un ARC izcilības centrs visu debesu astrofizikai 3 dimensijās (ASTRO 3D). Tiek izveidota starptautiska pētnieku komanda 27 autori no 19 iestādēm Austrālijā, Taizemē, Itālijā, ASV, Japānā, Dānijā un Ķīnā.