Webb, evrenin erken galaksilerindeki perdeyi geri çekiyor

Resmi olarak bilim operasyonlarına başladıktan birkaç gün sonra, NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu, astronomları daha önce diğer tüm teleskopların kavrayışının ötesinde gizlenmiş olan erken galaksiler diyarına itti. Webb şimdi, ilk oluşan galaksilerin bugün çevremizde görülen olgun galaksilerden oldukça farklı göründüğü çok zengin bir Evreni gözler önüne seriyor.

Araştırmacılar, Büyük Patlama’dan yaklaşık 300 ve 400 milyon yıl sonra var olan, son derece parlak iki gökada buldular. Aşırı parlaklıkları astronomları şaşırtıyor. Genç galaksiler olabildiğince hızlı bir şekilde gazı yıldızlara dönüştürüyorlar ve Samanyolu galaksimizden çok daha küçük olan küresel veya disk şekillerine sıkıştırılmış görünüyorlar. Yıldız doğumunun başlangıcı, 13,8 milyar yıl önce meydana gelen Büyük Patlama’dan sadece 100 milyon yıl sonra olmuş olabilir.

Los Angeles’taki California Üniversitesi’nden Webb programlarından birinde araştırmacı olan Tommaso Treu, “Gördüğümüz her şey yeni. Webb bize hayal ettiğimizin ötesinde çok zengin bir Evren olduğunu gösteriyor” dedi. “Evren bir kez daha bizi şaşırttı. Bu ilk gökadalar birçok yönden çok sıra dışı.”

Sonuçlar, Webb’in GLASS-JWST Early Release Science Programından (Grism Lens-Amplified Survey from Space) ve Cosmic Evolution Early Release Science Survey’den (CEERS) alınmıştır. İtalya, Roma’daki Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden Marco Castellano ve Astrofizik Merkezi’nden Rohan Naidu liderliğindeki iki araştırma makalesi | Harvard & Smithsonian ve Cambridge, Massachusetts’teki Massachusetts Institute of Technology tarafından yayımlanmıştır. Astrofizik Dergi Mektupları.

Sadece dört günlük analizde, araştırmacılar GLASS-JWST görüntülerinde son derece parlak iki gökada buldular. Bu galaksiler, Büyük Patlama’dan yaklaşık 450 ve 350 milyon yıl sonra var oldular (sırasıyla yaklaşık 10.5 ve 12.5 kırmızıya kayma ile), Webb ile gelecekteki spektroskopik ölçümler doğrulamaya yardımcı olacak.

GLASS-z12 olarak anılan ve daha uzak bir gökada olan GLASS galaksisinden Rohan Naidu, “Webb ile, Webb’in ilk verilerini yayınlamasından sadece birkaç gün sonra, şimdiye kadar herkesin gördüğü en uzak yıldız ışığını bulduğumuzda hayrete düştük” dedi. Büyük patlamadan sonra 350 milyon yıl öncesine kadar uzanıyor. Bir önceki rekor sahibi, büyük patlamadan (redshift 11.1) 400 milyon yıl sonra var olan ve 2016 yılında Hubble ve Keck Gözlemevi tarafından derin gökyüzü programlarında tanımlanan galaksi GN-z11’dir.

Castellano, “Tüm tahminlere dayanarak, bu tür gökadaları bulmak için çok daha büyük bir uzay hacmi aramamız gerektiğini düşündük” dedi.

Dördüncü Bölümden Paola Santini, “Bu gözlemler başınızı döndürüyor. Bu, astronomide yepyeni bir bölüm. Aniden kayıp bir şehir veya bilmediğiniz bir şey bulmanız bir arkeolojik kazı gibi. Bu sadece şaşırtıcı,” diye ekledi. Castellano ve ark. CAM-JWST kağıdı.

İsviçre’deki Cenevre Üniversitesi’nden Pascal Oesch, “Bu erken kaynakların mesafelerinin hala spektroskopi ile doğrulanması gerekirken, aşırı parlaklıkları gerçek bir bilmecedir ve galaksi oluşumunu anlamamıza meydan okur” dedi.

JWST/NIRISS, HST/WFC3 ve HST/ACS filtreleri (kırmızı = F200W+F160W+F150W+F140W; yeşil = F125W+F115W+F105W+F814W; mavi = F606W+F435W) kullanılarak Abell 2744 kümesinin sahte renkli görüntüsü ) ve macenta kareler (spektroskopik olarak z ≥ 7 olarak doğrulanırsa) veya beyaz daireler (düşük-z interloper olarak doğrulanırsa) içinde gösterilen hedeflenen üç z ≥ 7 aday gökadamızın konumu. Z – ve Y – bırakılan ilk küme gökadalarının konumları, referans olması için sarı üçgenlerle işaretlenmiştir (Zheng ve diğerleri 2014 terminolojisini benimsemiştir). Kredi: Astrofizik Dergi Mektupları (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac8e6e

Webb gözlemleri, astronomları erken Evren’deki alışılmadık sayıda gökadanın beklenenden çok daha parlak olduğu konusunda fikir birliğine varmaya itiyor. Araştırmacılar, bunun Webb’in daha sonraki derin gökyüzü araştırmalarında daha da erken galaksiler bulmasını kolaylaştıracağını söylüyor.

Üniversiteden Garth Illingworth, “İnanılmaz derecede büyüleyici bir şey yakaladık. Bu galaksiler Büyük Patlama’dan belki sadece 100 milyon yıl sonra bir araya gelmeye başlamış olmalı. Hiç kimse karanlık çağların bu kadar erken sona ereceğini beklemiyordu” dedi. California, Santa Cruz’da. “İlk Evren, şu anki yaşının yalnızca yüzde biri olabilirdi. 13,8 milyar yıllık gelişen kozmosta bu, çok kısa bir zaman dilimi.”

Colorado Üniversitesi’nden Naidu/Oesch ekip üyesi Erica Nelson, “Ekibimiz bu ilk gökadaların şekillerini ölçebilmekten çok etkilendi; onların sakin, düzenli diskleri, ilk gökadaların kalabalık, kaotik ortamda nasıl oluştuklarına ilişkin anlayışımızı sorguluyor. Erken Evren.” Bu kadar erken zamanlarda kompakt disklerin bu olağanüstü keşfi, yalnızca Webb’in görüntülerinin kızılötesi ışıkta Hubble’ınkinden çok daha keskin olması nedeniyle mümkün oldu.

Treu, “Bu galaksiler Samanyolu’ndan veya bugün çevremizde gördüğümüz diğer büyük galaksilerden çok farklı” dedi.

Illingworth, bu ekiplerin bulduğu iki parlak gökadanın çok fazla ışığa sahip olduğunun altını çizdi. Bir seçeneğin, daha sonraki galaksiler gibi çok sayıda düşük kütleli yıldızla çok büyük olabileceklerini söyledi. Alternatif olarak, Nüfus III yıldızları olarak bilinen çok daha az olağanüstü parlak yıldızdan oluşan çok daha az kütleli olabilirler.

Uzun süredir kuramlaştırılan bu yıldızlar, yüksek sıcaklıklarda parıldayan ve yalnızca ilkel hidrojen ve helyumdan oluşan, şimdiye kadar doğan ilk yıldızlar olacaklardı; yıldızlar ancak daha sonra nükleer füzyon fırınlarında daha ağır elementleri pişireceklerdi. Yerel Evren’de böyle aşırı sıcak, ilkel yıldızlar görülmez.

z ∼ 9–11 (üst, seçim (1)) ve z ∼ 9–15 (alt, seçim (2))’deki LBG’ler için renk seçimi diyagramları (sol paneller) ve seçilen galaksilerin (sağ paneller) kırmızıya kayma dağılımı GLASS-JWST-ERS paralelinin NIRCam filtreleri. Katalog, 0,12 derece2’lik bir alan üzerinde z = 0–15’teki nesneleri içerir. Siyah yıldızlar, Marley ve diğerlerinin kahverengi cüce modellerinin konumunu gösterir. (2021), yüksek kırmızıya kaymalı galaksiler için tespit kriterlerimizi karşılayan 26,0 ≤ F444W ≤ 28,0 olarak normalleştirildi. Tüm akılar, gerçekçi gürültü özellikleriyle karıştırılmıştır. Kredi: Astrofizik Dergi Mektupları (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac94d0

“Aslında, en uzak kaynak çok kompakt ve renkleri, yıldız popülasyonunun özellikle ağır elementlerden yoksun olduğunu ve hatta bazı Popülasyon III yıldızlarını içerebileceğini gösteriyor gibi görünüyor. Bunu yalnızca Webb spektrumları söyleyebilir,” dedi ikinci yazar Adriano Fontana. Castellano ve ark. kağıt ve GLASS-JWST ekibinin bir üyesi.

Bu iki gökada için mevcut Webb mesafe tahminleri, kızılötesi renklerinin ölçülmesine dayanmaktadır. Sonunda, genişleyen Evrende ışığın nasıl esnediğini gösteren takip eden spektroskopi ölçümleri, bu kozmik kıstas ölçümlerinin bağımsız olarak doğrulanmasını sağlayacaktır.