JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırması (JADES), Hubble Uzay Teleskobu’nun Ultra Derin Alanı içindeki ve etrafındaki alana odaklandı. Bilim adamları, Webb’in NIRCam cihazını kullanarak alanı dokuz farklı kızılötesi dalga boyu aralığında gözlemlediler. Ekip, bu görüntülerden (solda gösterilmektedir) kızılötesinde görülebilen ancak Lyman kırılması olarak bilinen kritik bir dalga boyunda tayfları aniden kesilen soluk gökadaları aradı. Webb’in NIRSpec cihazı daha sonra her galaksinin kırmızıya kaymasının (sağda gösterilmektedir) kesin bir ölçümünü verdi. İncelenen gökadalardan dördü, benzeri görülmemiş bir erken çağda ortaya çıktıkları için özellikle özeldir. Bu galaksiler, evrenin şu anki yaşının sadece %2’si olduğu büyük patlamadan 400 milyon yıl sonrasına kadar uzanıyor. Arka plan görüntüsünde mavi, 1,15 mikron (115 W), yeşil 2,0 mikron (200 W) ve kırmızı 4,44 mikron (444 W) ışığı temsil eder. Kesik görüntülerde mavi, 0,9 ve 1,15 mikron (090W+115W), yeşil 1,5 ve 2,0 mikron (150W+200W) ve kırmızı 2,0, 2,77 ve 4,44 mikron (200W+277W+444W) birleşimidir. Kaynak: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Zamani (ESA/Webb) ve L. Hustak (STScI). Bilim: B. Robertson (UCSC), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (Hertfordshire), S. Carniani (Scuola Normale Superiore) ve JADES İşbirliği
Gökbilimciler, JWST tarafından tespit edilen ve onaylanan bilinen en uzak galaksileri bildiriyor.
Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) alınan verileri kullanarak bugüne kadar teyit edilen en eski ve en uzak gökadaları keşfetti. Teleskop, bu galaksilerin yaydığı ışığı 13,4 milyar yıldan daha uzun bir süre önce yakaladı; bu, galaksilerin, Evren’in şu anki yaşının sadece %2’si olduğu Büyük Patlama’dan sonraki 400 milyon yıldan daha kısa bir süre öncesine dayandığı anlamına geliyor.
JWST’den yapılan ilk gözlemler, daha önce Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan gözlemlerde olduğu gibi, aşırı mesafelerde birkaç aday gökada ortaya çıkardı. Şimdi, bu hedeflerden dördü, yalnızca mesafelerinin güvenli ölçümlerini sağlamakla kalmayan, aynı zamanda astronomların galaksilerin fiziksel özelliklerini karakterize etmelerine de olanak tanıyan uzun spektroskopik gözlemler elde edilerek doğrulandı.
UC Santa Cruz’da astronomi ve astrofizik profesörü Brant Robertson, “Uzak evrende fevkalade erken zamanlarda galaksiler keşfettik” dedi. “JWST ile ilk kez, artık bu kadar uzak galaksileri bulabilir ve ardından gerçekten bu kadar uzakta olduklarını spektroskopik olarak doğrulayabiliriz.”
Gökbilimciler bir galaksiye olan mesafeyi kırmızıya kaymasını belirleyerek ölçerler. Evrenin genişlemesi nedeniyle, uzaktaki nesneler bizden uzaklaşıyormuş gibi görünür ve Doppler etkisi ile onların ışığı daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına doğru gerilir. Farklı filtrelerle yakalanan görüntülere dayalı fotometrik teknikler, kırmızıya kayma tahminleri sağlayabilir, ancak kesin ölçümler, ışığı bir nesneden bileşen dalga boylarına ayıran spektroskopi gerektirir.
(Tam bilgi grafiğini görmek için resme tıklayın.) Evren genişliyor ve bu genişleme, kozmolojik kırmızıya kayma olarak bilinen bir fenomende uzayda seyahat eden ışığı uzatıyor. Kırmızıya kayma ne kadar büyük olursa, ışığın kat ettiği mesafe o kadar büyük olur. Sonuç olarak, ilk, en uzak galaksilerden gelen ışığı görmek için kızılötesi dedektörlü teleskoplara ihtiyaç vardır. Kredi: NASA, ESA ve L. Hustak (STSci)
Yeni bulgular, kırmızıya kaymaları 10’dan yüksek olan dört gökadaya odaklanıyor. Hubble tarafından başlangıçta gözlemlenen iki gökadanın kırmızıya kaymalarının 10.38 ve 11.58 olduğu doğrulandı. Her ikisi de JWST görüntülerinde tespit edilen en uzak iki gökada, 13.20 ve 12.63 kırmızıya kayma değerlerine sahiptir ve bu da onları bugüne kadar spektroskopi ile doğrulanan en uzak gökadalar yapmaktadır. 13.2’lik bir kırmızıya kayma, yaklaşık 13.5 milyar yıl öncesine karşılık gelir.
Robertson, “Bunlar, JWST’den önce bulmayı hayal edebileceğimizin çok ötesinde,” dedi. “Kırmızıya kayma 13’te, evren yalnızca yaklaşık 325 milyon yaşındadır.”
Hertfordshire Üniversitesi’nden (Birleşik Krallık) Robertson ve Emma Curtis-Lake, sonuçlarla ilgili henüz hakem değerlendirme sürecinden geçmemiş iki makalenin baş yazarlarıdır (aşağıdaki bağlantılara bakın).
Gözlemler, Webb’deki araçlardan ikisinin, Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) ve Yakın Kızılötesi Spektrografın (NIRSpec) geliştirilmesine öncülük eden bilim adamlarının işbirliğinden kaynaklanmaktadır. En sönük ve en erken galaksilerin araştırılması, bu enstrümanlar için konseptlerin önde gelen motivasyonuydu. 2015 yılında, alet ekipleri bir araya gelerek JWST Advanced Deep Extragalactic Survey’i (JADES) teklif etti; bu, teleskopun süresinden sadece bir aydan biraz daha uzun bir süre için ayrılmış ve erken evrenin her iki derinlikte de emsalsiz bir görüntüsünü sağlamak üzere tasarlanmış iddialı bir programdır. ve detay. JADES, on ülkeden seksenden fazla astronomun uluslararası bir işbirliğidir.
Arizona Üniversitesi’nde NIRCam baş araştırmacısı Marcia Rieke, “Bu sonuçlar, NIRCam ve NIRSpec ekiplerinin bu gözlem programını yürütmek için neden bir araya geldiklerinin doruk noktasıdır” dedi.
JADES programı, Hubble Ultra Derin Alanının içinde ve çevresinde küçük bir gökyüzü parçasını gözlemlemek için 10 günden fazla görev süresi kullanan NIRCam ile başladı. Astronomlar neredeyse tüm büyük teleskoplarla bu bölgeyi 20 yılı aşkın bir süredir inceliyorlar. JADES ekibi, alanı dokuz farklı kızılötesi dalga boyu aralığında gözlemleyerek, her biri milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta bulunan yaklaşık 100.000 uzak gökadayı ortaya çıkaran mükemmel görüntüler yakaladı.
Ekip daha sonra 250 sönük gökadadan gelen ışığı toplamak için üç günlük tek bir gözlem süresi boyunca NIRSpec spektrografını kullandı. Bu, hassas kırmızıya kayma ölçümleri sağladı ve bu galaksilerdeki gazın ve yıldızların özelliklerini ortaya çıkardı.
Robertson, “Bu ölçümlerle galaksilerin içsel parlaklığını öğrenebilir ve kaç yıldıza sahip olduklarını anlayabiliriz.” Dedi. “Artık galaksilerin zaman içinde nasıl bir araya getirildiğini gerçekten ayırmaya başlayabiliriz.”
Birleşik Krallık’taki Cambridge Üniversitesi’nden ortak yazar Sandro Tacchella, “Galaksileri, gelişimlerinin ilk dönemlerini anlamadan anlamak zor. İnsanlarda olduğu gibi, daha sonra olacakların çoğu, bu erken nesil yıldızların etkisine bağlıdır. Galaksiler hakkında pek çok soru, Webb’in dönüştürücü fırsatını bekliyordu ve biz de bu hikayenin ortaya çıkarılmasında rol oynayabildiğimiz için çok heyecanlıyız.”
Robertson’a göre, bu erken galaksilerdeki yıldız oluşumu, gözlemlendikleri yaştan yaklaşık 100 milyon yıl önce başlamış olmalı ve en eski yıldızların oluşumu, gözlemlendikleri yaştan yaklaşık 225 milyon yıl sonrasına itilmelidir. Büyük patlama.
“Galaksi oluşumu modellerimize dayanarak beklediğimiz kadar erken bir zamanda yıldız oluşumuna dair kanıtlar görüyoruz” dedi.
Diğer ekipler, JWST görüntülerinin fotometrik analizlerine dayanarak daha da yüksek kırmızıya kaymalarda aday galaksiler belirlediler, ancak bunlar henüz spektroskopi ile doğrulanmadı. JADES, 2023’te başka bir alanla ilgili ayrıntılı bir çalışmayla devam edecek, bu alan ikonik Hubble Derin Alanına odaklanacak ve ardından başka bir derin görüntüleme ve spektroskopi turu için Ultra Derin Alana geri dönecektir. Sahada daha birçok aday, onaylanan yüzlerce saatlik ek süre ile spektroskopik incelemeyi bekliyor.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, bkz. NASA’nın Webb Uzay Teleskobu Evrendeki En Eski Galaksileri Keşfediyor.
Referanslar:
“Teyit edilmiş mesafelere sahip en eski galaksilerin keşfi ve özellikleri” yazan BE Robertson, S. Tacchella, BD Johnson, K. Hainline, L. Whitler, DJ Eisenstein, R. Endsley, M. Rieke, DP Stark, S. Alberts, A Dressler, E. Egami, R. Hausen, G. Rieke, I. Shivaei, CC Williams, CNA Willmer, S. Arribas g, N. Bonaventura, A. Bunker, AJ Cameron, S. Carniani, S. Charlot, J Chevallard, M. Curti, E. Curtis-Lake, F. D’Eugenio, P. Jakobsen, TJ Looser, N. Lützgendorf, R. Maiolino, MV Maseda, T. Rawle, H.-W. Rix, R. Smit, H. Übler, C. Willott, J. Witstok, S. Baum, R. Bhatawdekar, K. Boyett, Z. Chen, A. de Graaff, M. Florian, JM Helton, RE Hviding, Z .Ji, N. Kumari, J. Lyu, E. Nelson, L. Sandles, A. Saxena, KA Suess, F. Sun, M. Topping ve IEB Wallace, 17 Kasım 2022, Astrofizik > Galaksilerin Astrofiziği.
arXiv:2212.04480
Emma Curtis-Lake, Stefano Carniani, Alex Cameron, Stephane Charlot, Peter Jakobsen, Roberto Maiolino, Andrew Bunker, Joris Witstok, Renske Smit, Jacopo Chevallard, Chris “z=10.3-13.2’de dört metal açısından fakir gökadanın spektroskopik onayı” Willott, Pierre Ferruit, Santiago Arribas, Nina Bonaventura, Mirko Curti, Francesco D’Eugenio, Marijn Franx, Giovanna Giardino, Tobias J. Looser, Nora Lützgendorf, Michael V. Maseda, Tim Rawle, Hans-Walter Rix, Bruno Rodriguez del Pino , Hannah Übler, Marco Sirianni, Alan Dressler, Eiichi Egami, Daniel J. Eisenstein, Ryan Endsley, Kevin Hainline, Ryan Hausen, Benjamin D. Johnson, Marcia Rieke, Brant Robertson, Irene Shivaei, Daniel P. Stark, Sandro Tacchella, Christina C. Williams, Christopher NA Willmer, Rachana Bhatawdekar, Rebecca Bowler, Kristan Boyett, Zuyi Chen, Anna de Graaff, Jakob M. Helton, Raphael E. Hviding, Gareth C. Jones, Nimisha Kumari, Jianwei Lyu, Erica Nelson, Michele Perna , Lester Sandles, Aayush Saxena, Katherine A. Suess, Fengwu Sun, Michael W. Topping, Imaan EB Wallace ve Lily Whitler, 8 Aralık 2022, Astrofizik > Galaksilerin Astrofiziği.
arXiv:2212.04568