Otrās un ceturtās vistālākās jebkad reģistrētās galaktikas (UNCOVER z-13 un UNCOVER z-12) esamība ir apstiprināta, izmantojot Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa tuvās infrasarkanās kameras (NIRCam) kameru. Galaktikas atrodas Pandora klasterī (Abell 2744), un šeit tiek parādītas kā tuvu infrasarkano staru gaismas viļņu garumi, kas pārvēršas redzamās gaismas krāsās. Galvenās kopas attēls ir mērogots loka sekundēs, kas ir leņķiskā attāluma mērs debesīs. Apļi melnbaltajos attēlos, kas parāda galaktikas NIRCam-F277W filtra diapazonā uz Džeimsa Veba teleskopa, norāda uz 0,32 loka sekundes diafragmas lielumu. Avots: klastera attēls: NASA, UNCOVER (Bezanson et al., DIO: 10.48550/arXiv.2212.04026) Ievietojumi: NASA, UNCOVER (Wang et al., 2023) Sintēze: Denijs Ziemba/Penn State
Turpmākie novērojumi Pandoras klasterī apstiprināja otrās un ceturtās visu laiku attālākās galaktikas, kas ir lielākas nekā citas galaktikas, kas atrastas šādos ekstremālos attālumos.
Otrā un ceturtā visattālākā jebkad atklātā galaktika tika atklāta kosmosa reģionā, kas pazīstams kā Pandoras kopa jeb Abell 2744, izmantojot datus no… NASAs Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST). Turpmākajā reģiona dziļā lauka attēlā (skatiet attēlu zemāk) Penn State pētnieku vadītā starptautiskā komanda apstiprināja šo seno galaktiku attālumu un secināja to īpašības, izmantojot jaunus spektroskopijas datus – informāciju par gaismu, kas izstaro elektromagnētiskajā spektrā. no JWST. Šīs neticami attālās galaktikas, kas atrodas aptuveni 33 miljardu gaismas gadu attālumā, sniedz ieskatu par to, kā veidojās pirmās galaktikas.
Unikāls izskats un nozīme
Atšķirībā no citām apstiprinātajām galaktikām šajā attālumā, kas attēlos parādās kā sarkani punktiņi, jaunās galaktikas ir lielākas un izskatās kā zemesrieksts un pūkaina bumbiņa, norāda pētnieki. Šodien (13. novembrī) žurnālā parādās raksts, kurā aprakstītas galaktikas Astrofizikas žurnālu vēstules.
Astronomi lēš, ka šajā NASA Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa Pandoras kopas dziļā lauka attēlā ir attēloti 50 000 tuvu infrasarkano staru gaismas avotu. Tā gaisma veica dažādus attālumus, lai sasniegtu teleskopa detektorus, kas vienā attēlā attēlo telpas plašumu. Pateicības: Zinātne: NASA, ESA, CSA, Ivo Lappé (Svinbērna), Reičela Bezansone (Pitsburgas Universitāte), Attēlu apstrāde: Alyssa Pagan (STScI)
“Ļoti maz ir zināms par agrīno Visumu, un vienīgais veids, kā uzzināt par to laiku un pārbaudīt mūsu teorijas par galaktiku veidošanos un agrīnu augšanu, ir caur šīm ļoti tālajām galaktikām,” sacīja pirmais autors Bingijs Vans, pēcdoktorantūras pētnieks no Universitātes. Pensilvānija. Eberlijas štata Zinātņu koledžas loceklis JWST UNCOVER komanda (Ultradeep NIRSpec un NIRCam novērojumi pirms reionizācijas laikmeta) kurš veica pētījumu. “Pirms analīzes mēs zinājām tikai par trim apstiprinātām galaktikām šajā galējā attālumā. Šo jauno galaktiku un to īpašību izpēte ir atklājusi galaktiku daudzveidību agrīnajā Visumā un to, cik daudz no tām var mācīties.
Ieskats agrīnajā Visumā
Tā kā šo galaktiku gaismai bija jāceļo ilgs laiks, lai sasniegtu Zemi, tā nodrošina logu pagātnē. Pētnieku grupa lēš, ka Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa atklātā gaisma tika izstarota no abām galaktikām, kad Visums bija aptuveni 330 miljonus gadu vecs, un tā ceļoja aptuveni 13,4 miljardus gaismas gadu, lai sasniegtu Džeimsa Veba kosmosa teleskopu. Taču pētnieki teica, ka galaktikas šobrīd atrodas tuvāk 33 miljardiem gaismas gadu no Zemes, jo šajā periodā notiek Visuma paplašināšanās.
“Šo galaktiku gaisma ir sena, apmēram trīs reizes vecāka par Zemi,” sacīja Džoels Laija, Penn State astronomijas un astrofizikas docents un UNCOVER dalībnieks. “Šīs agrīnās galaktikas ir kā bākas, kurās gaisma izplūst cauri ļoti tievai ūdeņraža gāzei, kas veidoja agrīno Visumu. Tikai caur to gaismu mēs varam sākt izprast dīvaino fiziku, kas valdīja pār galaktiku tuvu kosmiskajai rītausmai.”
Izmantojot Džeimsa Veba kosmisko teleskopu, zinātnieki ir atklājuši divas attālas galaktikas Pandoras klasterī, sniedzot jaunu ieskatu agrīnajā Visumā. Šīs galaktikas, kuru izmērs un izskats ir unikāls, izaicina mūsu izpratni par galaktiku veidošanos agrīnajā Visumā. Pateicība: NASA
Ir vērts atzīmēt, ka abas galaktikas ir daudz lielākas nekā trīs iepriekš pastāvošās galaktikas šajos lielajos attālumos. Viens ir vismaz sešas reizes lielāks, un tā diametrs ir aptuveni 2000 gaismas gadu. Salīdzinājumam, piena ceļš Galaktikas diametrs ir aptuveni 100 000 gaismas gadu, taču Vans uzskata, ka agrīnais Visums bija ļoti kompakts, tāpēc ir pārsteidzoši, ka galaktika varētu būt tik liela.
“Iepriekš šādos attālumos atklātās galaktikas ir punktveida avoti. Mūsu attēlos tās parādās kā punkts,” sacīja Vans. “Bet viens no mūsējiem izskatās iegarens, gandrīz kā zemesrieksts, bet otrs izskatās pēc plānas bumbiņas. Nav skaidrs, vai izmēru atšķirības ir saistītas ar to, kā radās zvaigznes vai kas ar tām notika pēc to veidošanās, bet daudzveidība Galaktiku īpašības ir patiešām interesantas. Paredzams, ka šīs agrīnās galaktikas ir veidojušās no līdzīgiem materiāliem, taču tām jau ir pazīmes, ka tās ir ļoti atšķirīgas viena no otras.
Pētījuma metodoloģija
Abas galaktikas bija starp 60 000 gaismas avotiem Pandoras klasterī, kas tika atklāti vienā no pirmajiem dziļa lauka attēliem, ko uzņēma Džeimsa Veba kosmiskais teleskops 2022. gadā, kas ir pirmais zinātnes darbības gads. Šis kosmosa reģions tika izvēlēts daļēji tāpēc, ka tas atrodas aiz daudzām galaktiku kopām, kas rada dabisku palielinājuma efektu, ko sauc par gravitācijas lēcu. Kopu apvienotās masas gravitācijas spēks izkropļo telpu ap tiem, fokusējot un pastiprinot jebkuru gaismu, kas iet to tuvumā, un nodrošinot palielinātu skatu aiz kopām.
Dažu mēnešu laikā UNCOVER komanda samazināja 60 000 gaismas avotu līdz 700 kandidātiem turpmākiem pētījumiem, no kuriem astoņi, viņuprāt, varētu būt starp pirmajām galaktikām. Pēc tam Džeimsa Veba kosmiskais teleskops atkal norādīja uz Pandora kopu, reģistrējot kandidātu spektrus, sava veida pirkstu nospiedumus, kas detalizēti atspoguļo izstarotās gaismas daudzumu katrā viļņa garumā.
“Vairākas dažādas komandas izmanto dažādas metodes, lai meklētu šīs senās galaktikas, katrai no tām ir savas stiprās un vājās puses,” sacīja Leija. “Fakts, ka mēs pavērsām šo milzīgo palielināmo stiklu kosmosā, sniedz mums neticami dziļu logu, taču tas ir ļoti mazs logs, tāpēc mēs metām kauliņus. Daudzi kandidāti bija nepārliecinoši, un vismaz viens no tiem bija gadījums. Tas bija kaut kas daudz tuvāks.” “Tā simulē tālu galaktiku. Bet mums paveicās, un divas no tām izrādījās šīs senās galaktikas. Tas ir neticami.”
Īpašības un efekti
Pētnieki izmantoja arī detalizētus modeļus, lai secinātu par šo agrīno galaktiku īpašībām, kad tās izstaroja Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa atklāto gaismu. Kā pētnieki gaidīja, abas galaktikas bija jaunas, to sastāvā bija maz metāla, tās strauji aug un aktīvi veidoja zvaigznes.
“Pirmie elementi tika izveidoti agrīno zvaigžņu kodolos kodolsintēzes procesā,” sacīja Lyja. “Ir pašsaprotami, ka šajās agrīnajās galaktikās nebija smagu elementu, piemēram, metālu, jo tās bija vienas no pirmajām rūpnīcām, kas uzbūvēja šos smagos elementus. Protams, tām bija jābūt jaunām un jāveido zvaigznes, lai tās būtu pirmās galaktikas, taču tas apstiprina šīs īpašības ir svarīgs mūsu modeļu fundamentālais tests un palīdz apstiprināt galaktiku pilno modeli. lielais sprādziens teorija.”
Apvienojumā ar gravitācijas lēcām Džeimsa Veba kosmosa teleskopa jaudīgajiem infrasarkanajiem instrumentiem jāspēj noteikt galaktikas tālākā attālumā, ja tādas pastāv, atzīmēja pētnieki.
“Mums bija ļoti mazs logs uz šo reģionu, un mēs neko nenovērojām ārpus šīm divām galaktikām, lai gan Džeimsa Veba kosmiskais teleskops spēj,” sacīja Leja. “Tas varētu nozīmēt, ka galaktikas neveidojās pirms tam un ka mēs neko neatradīsim tālāk. Vai arī tas varētu nozīmēt, ka mums vienkārši nepaveicās mūsu mazā loga dēļ.”
Šis darbs bija veiksmīga NASA iesniegtā priekšlikuma rezultāts, kurā tika ierosināts, kā Džeimsa Veba kosmosa teleskopu varētu izmantot tā pirmajā zinātnes darbības gadā. Pirmajās trīs iesniegšanas kārtās NASA saņēma četras līdz desmit reizes vairāk priekšlikumu, nekā ļautu teleskopā pieejamais novērošanas laiks, un tai bija jāizvēlas tikai daļa no šiem priekšlikumiem.
“Mūsu komanda bija ļoti satraukta un nedaudz pārsteigta, kad mūsu priekšlikums tika pieņemts,” sacīja Leija. “Tas ietvēra koordināciju, ātru cilvēka darbību un teleskopa pavēršanu uz vienu un to pašu objektu divreiz, kas ir daudz, ko prasīt no teleskopa tā pirmajā gadā. Bija liels spiediens, jo mums bija tikai daži mēneši, lai izlemtu, kādas lietas ir Bet tas tika izveidots. Džeimsa Veba kosmiskais teleskops strādā, lai atrastu šīs pirmās galaktikas, un tagad ir ļoti aizraujoši to darīt.
Atsauce: “Noteikšana: gaismas izkliedēšana agrīnajā Visumā — JWST/NIRSpec z>12 galaktikas apstiprinājums”, autors Benjie Wang, 冰洁王, Seiji Fujimoto, Ivo Lappé, Lukas J. Furtaks, Tims B. Millers, Deivids Dž. Sietons, Adi Zitreins, Hakims Atiks, Reičela Bezansona, Gabriels Bremers, Džoels Leja, Paskāls A. Oša, Sedona H. Praisa, Irina Čemerinska, Sems E. Katlers, Pratika Daila, Pīters van Dokkums, Endijs de Goldings, Dženija E. Grīns, Y. Vodamoto, Gauravs Khullars, Vasilijs Kokorevs, Danilo Marčesini, Ričards Pens, Džons R. Vīvers, Ketrīna E. Vitekere un Kristīna K. Viljamsa, 2023. gada 13. novembris, Astrofizikas žurnālu vēstules.
doi: 10.3847/2041-8213/acfe07
Papildus Penn State komandā ir pētnieki no Teksasas Universitātes Ostinā, Svinbernas Tehnoloģiju universitātes Austrālijā, Ben Guriona Negevas universitātes Izraēlā un Ben Guriona Negevas universitātes Izraēlā. Jēlas universitātePitsburgas Universitāte, Sorbonnas Universitāte Francijā, Kopenhāgenas Universitāte Dānijā, Ženēvas Universitāte Šveicē, Masačūsetsas Universitāte, Groningenas Universitāte Nīderlandē, Prinstonas universitāteVasedas universitāte Japānā, Tufta universitāte un Nacionālā optiskās un infrasarkanās astronomijas (NOIR) pētniecības laboratorija.
Šo darbu atbalstīja NASA, ASV un Izraēlas Bi-Science Foundation, ASV Nacionālais zinātnes fonds, Izraēlas Zinātnes un tehnoloģiju ministrija, Francijas Nacionālais kosmosa pētījumu centrs, Francijas Nacionālais ģeozinātņu un astronomijas institūts un Pētniecība. Centrs. Zinātnes attīstības fonds, Nīderlandes Pētniecības padome, Eiropas Komisija un Groningenas Universitāte kopīgi finansē Rozalindas Franklinas programmu, Japānas Nacionālo astronomisko observatoriju un NOIR laboratoriju.
