Gökbilimciler ilk kez en uzak galaksilerdeki yıldızları tespit ediyor

James Webb Uzay Teleskobu (JWST), fırlatıldığı 25 Aralık 2021’den bu yana, selefi saygıdeğer Hubble Uzay Teleskobu’nu bile geride bırakarak evrenin en keskin ve en ayrıntılı görüntülerini aldı. Ancak özellikle heyecan verici olan, JWST’nin en acil kozmolojik gizemlerden bazılarını ele almak için gelişmiş yeteneklerini kullanacağı, dört gözle bekleyebileceğimiz gözlem türleridir. Örneğin, Evrenin ilk milyar yılında var olan yüksek kırmızıya kaymalı süper kütleli karadelikler (SMBH’ler) veya parlak şekilde parlayan kuasarların sunduğu sorun var.

Bugüne kadar gökbilimciler, SMBH’lerin Büyük Patlama’dan bu kadar kısa bir süre sonra nasıl oluşmuş olabileceğini belirleyemediler. Sorunun bir kısmı, yakın zamana kadar Z>2 (10.324 milyar ışıkyılı içinde) kırmızıya kayma değerlerine sahip ev sahibi gökadalardaki yıldızların anlaşılması zor olmasıydı. Ancak JWST sayesinde, uluslararası bir gökbilimciler ekibi yakın zamanda ilk kez Z>6’da (12.716 milyar ışıkyılı içinde) kuasarlardaki yıldızları gözlemledi. Gözlemleri nihayet astronomların ilk SMBH’lerin oluşumunu ve evrimini yöneten erken kuasarlardaki süreçleri değerlendirmesine izin verebilir.

Ekip, Japonya, Çin, Avrupa, Birleşik Krallık, ABD, Brezilya, Tayvan ve İsrail’deki çok sayıda enstitü, üniversite ve gözlemevinden gökbilimcilerden oluşuyordu. Önemli kurumlar arasında Kavli Enstitüleri, Max-Planck-Enstitüleri, Institut d’Astrophysique de Paris (IAP) ve Japonya Ulusal Astronomik Gözlemevi (NAOJ), WM Keck Gözlemevi, Steward Gözlemevi, Leiden Gözlemevi gibi gözlemevleri bulunmaktadır. , ve diğerleri. “Z>6’daki kuasar ev sahibi gökadalardan gelen yıldız ışığının ilk tespitleri” adlı çalışmaları, dergide yayınlanmak üzere gözden geçiriliyor. Doğave makalenin bir versiyonu şu adreste mevcuttur: arXiv ön baskı sunucusu.

JWST’den önce, yüksek kırmızıya kaymalı gökadaların gözlemleri veri kalitesiyle sınırlıydı ve gerekli yüksek kaliteli nokta yayılma işlevini (PSF) sağlayamıyordu. Bu, bir optik sistemin uzak bir nokta ışık kaynağının yüksek çözünürlüklü ve odaklanmış görüntülerini elde etme yeteneğini açıklar. Universe Today, yeni gözlemlere biraz ışık tutmak için proje lideri ve baş yazar Xuheng Ding (Kavli PMU) ve ortak yazarlar Masafusa Onoue (Kavli PMU/Max Planck Astronomi Enstitüsü) ve John D. Silverman (Kavli PMU/Üniversite) ile konuştu. Tokyo’nun). E-posta yoluyla ilgili oldukları gibi:

“Temel olarak, bir kuasarın ev sahibi galaksisini ortaya çıkarmak için, kuasar+ev sahibi görüntü ayrıştırmasının gerçekleştirilmesi gerekir. Kuasar, çözümlenmemiş ve ölçeklendirilmiş bir PSF ile tanımlanabilen bir nokta kaynağıdır. Genellikle, PSF’nin bu bilgisi, görüş alanında izole yıldızlar.

“Ayrıca, JWST daha yüksek çözünürlüklü verilere sahiptir ve bu çalışmanın daha yüksek kırmızıya kayma örneğine izin vermesi için HST’ye kıyasla daha kırmızı dalga boyunu gözlemleyebilir. kuasar görüntüleri daha kolay.”

Araştırmaları için seçtikleri kuasarlar J2255+0251 ve J2236+0032 idi, 6.34 ve 6.40 kırmızıya kaymalarında görece düşük parlaklığa sahip iki kuasar. Bu, yaklaşık 13.43657 ve 13.5637 milyar ışıkyılı (gördüğümüz ışık bu nesnelerden ayrıldığında) veya bugün 24.876 ve 25.11 milyar ışıkyılı mesafeye karşılık gelir. Bu kuasarlar ilk olarak Subaru High-z Low-luminosity Quasars (SHELLQs) Keşfi olarak bilinen bir araştırmanın parçası olarak tanımlandı. Bu araştırma, Büyük Patlama’dan bir milyar yıl sonra var olan 162 düşük parlaklığa sahip kuasarı gözlemlemek için Subaru Teleskobu’nun HSC cihazını kullandı.

Bu kuasarlar şimdi, yüksek kırmızıya kaymalı gökadaları incelemek ve disklerindeki yıldızları ilk kez gözlemlemek için JWST programı tarafından yapılan takip gözlemlerinin konusu. Ekip, çalışmaları için JWST Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) tarafından elde edilen verileri inceledi, ardından kuasarların parlamasını modelleyip çıkardı. Daha sonra gözlemlerini, yüksek kırmızıya kaymada simüle edilmiş kuasar ev sahibi çalışmaları ile karşılaştırdılar. Ekip, bu kuasarlar ve SMBH’leri hakkında onları diğer erken galaksilerden ayıran bazı ilginç özelliklere dikkat çekti.

Ding ve meslektaşları, “Sonuçlar, bu iki kuasarın ev sahibi gökadalarının büyük ve kompakt olduğunu gösteriyor” dedi. “Merkezi konumlar, muhtemelen düzensiz toz zayıflaması nedeniyle kuasarlara göre dengelenmiştir veya bu SMBH’nin henüz yerçekimi potansiyelinin merkezinde olmadığını gösterebilir.”

Bu, Atacama Büyük Milimetre-altı Milimetre Dizisine (ALMA) dayanan z>6 kuasar ev sahibi gökadaların son gözlemlerine benzer. Bu gözlemler ayrıca, merkezi SMBH’ler ile çevredeki yıldızlararası gaz, toz ve yıldızlar arasındaki erken kuasarlarda kaymalara da dikkat çekti. Ekip ayrıca, bu ofsetlerin, muhtemelen galaksi etkileşimleri veya soğuk gazın yığın halinde birikmesi nedeniyle gelgit kuvvetleri tarafından üretilen asimetrilerden kaynaklanabileceğini belirtiyor. Ekip, bu hipotezleri, JWST’nin 12 eski kuasarın Near InfraRed Spectrograph’ından (NIRSpec) elde edilen verilere dayanarak daha sonraki makalelerde test edecek. Ding ve meslektaşlarının dediği gibi,

“Bu ilk makalenin önemi, JWST’nin muazzam gücünü vurguluyor ve z>6’da konakçı kuasarın saptanmasının mümkün olduğunu kanıtlıyor. Sonunda programımız, ev sahibi yıldız kütlesi ve SMBH kütlesinin ilk z~6 kuasar ölçümlerini oluşturacak. Galaksinin ve merkezi SMBH’nin ortak evrimini anlamak için kullanılacak olan ilişki. Bu çalışmalar, erken evrende SMBH’nin kökenini anlamak için de faydalı olacaktır.”