Cornell Üniversitesi gökbilimcileri, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından çekilen eski bir gökadanın ilk görüntülerini incelerken bir yoldaş gökada keşfettiler. 1,4 milyar yaşında olduğu tahmin edilen yeni bulunan galaksi, genç yaşı göz önüne alındığında beklenmedik bir şekilde birden fazla yıldız nesline ev sahipliği yaptı. Araştırmacılar, iki galaksinin Dünya’dan yaklaşık olarak aynı uzaklıkta ve aynı mahallede olduğunu belirleyerek, etkileşime girebileceklerini ve potansiyel olarak birleşebileceklerini öne sürdüler. Bu galaksilerin olgun metalikliği, bilim adamlarını yıldız oluşumunun çok verimli olması ve evrenin erken dönemlerinde başlamış olması gerektiği konusunda spekülasyon yapmaya yöneltti.
Tarafından alınan iyi bilinen bir erken galaksinin ilk görüntülerinden elde edilen verileri analiz ederken NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu (JWST), Cornell Üniversitesi gökbilimcileri, daha önce ön plandaki gökadanın ışığının arkasına gizlenmiş bir yoldaş gökada keşfettiler; şaşırtıcı bir şekilde, 1,4 milyar yaşında olduğu tahmin edilen genç yaşına rağmen birden fazla yıldız nesline ev sahipliği yapmış gibi görünüyor.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından çekilen, iyi bilinen bir erken gökadanın ilk görüntülerini tarayan Cornell astronomları, dış kenarına yakın bir ışık damlası görmek için ilgilerini çekti.
İlk odak noktaları ve kızılötesi gözlemevinin hedefi, erken evrendeki en parlak tozlu, yıldız oluşturan gökadalardan biri olan SPT0418-47 idi; uzaktaki ışığı, ön plandaki bir gökadanın yerçekimi tarafından Einstein halkası adı verilen bir daireye dönüşerek büküldü ve büyütüldü.
Ancak geçen sonbaharda yayınlanan ilk JWST verilerine daha derinlemesine bakıldığında, şans eseri bir keşif ortaya çıktı: daha önce ön plandaki gökadanın ışığının arkasına gizlenmiş olan ve 1,4 olarak tahmin edilen genç yaşına rağmen şaşırtıcı bir şekilde birden çok yıldız nesline ev sahipliği yapmış gibi görünen bir eş gökada. milyar yaşında.
Veri analizine liderlik eden astronomi doktora öğrencisi Bo Peng, “Bu galaksinin kimyasal açıdan çok bol olduğunu bulduk, bu hiçbirimizin beklemediği bir şeydi,” dedi. “JWST, bu sisteme bakış açımızı değiştiriyor ve erken evrende yıldızların ve galaksilerin nasıl oluştuğunu incelemek için yeni alanlar açıyor.”
James Webb Uzay Teleskobu’nun sanatsal duvar resmi. Kredi bilgileri: NASA
Peng, yakın zamanda ABD’de yayınlanan “Discovery of a Dusty, Chemically Mature Companion to z~4 Starburst Galaxy in JWST Early Release Science Data” kitabının baş yazarıdır. Astrofizik Dergi MektuplarıFen Edebiyat Fakültesi Astronomi Bölümü’nün mevcut veya eski üyeleri olan sekiz ortak yazarla.
Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi tarafından yakalanan aynı Einstein halkasının önceki görüntüleri (ALMAPh.D. ’19, Cornell Astrofizik ve Gezegen Bilimleri Merkezi’nde (CCAPS) araştırma görevlisi ve makalenin ikinci yazarı.
Peng, JWST’nin NIRSpec cihazından gelen görüntülerin her bir pikseline gömülü spektral verileri araştırırken, halkanın içinde ikinci bir yeni ışık kaynağı belirledi. JWST’nin kızılötesi görüşünün gücünün bir kanıtı olan sekiz ila 16 kat daha sönük olmalarına rağmen, iki yeni kaynağın, halkayı oluşturmaktan sorumlu ön plandaki aynı gökada tarafından kütleçekimsel olarak merceklenen yeni bir gökadanın görüntüleri olduğunu belirledi.
Işığın kimyasal bileşiminin daha ayrıntılı analizi, hidrojen, nitrojen ve kükürt atomlarından gelen güçlü emisyon çizgilerinin benzer kırmızıya kaymalar gösterdiğini doğruladı – bir galaksiden gelen ışığın ne kadarının uzaklaştıkça daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına uzandığının bir ölçüsü. Bu, iki galaksiyi Dünya’dan kabaca aynı mesafeye yerleştirdi – yaklaşık 4,2’lik bir kırmızıya kayma veya evrenin yaşının yaklaşık% 10’u olarak hesaplandı – ve aynı mahallede.
Araştırmacılar keşiflerini doğrulamak için önceki ALMA gözlemlerine geri döndüler. JWST tarafından gözlemlenen kırmızıya kaymalarla yakından eşleşen bir iyonize karbon emisyon çizgisi buldular.
Vishwas, “Bu gerçekten onu çiviledi,” dedi. “Tam olarak aynı miktarda kaydırılan birkaç emisyon çizgimiz olduğu için, bu yeni galaksinin düşündüğümüz yerde olduğuna hiç şüphe yok.”
Ekip, SPT0418-SE olarak adlandırdıkları eşlik eden gökadanın halkanın 5 kiloparsek yakınında olduğunu tahmin ediyor. (Macellan Bulutları, dünyanın uyduları) Samanyoluyaklaşık 50 kiloparsek uzaktadır.) Bu yakınlık, galaksilerin birbirleriyle etkileşime girmeye ve hatta potansiyel olarak birleşmeye bağlı olduğunu gösterir; bu, erken galaksilerin nasıl daha büyük galaksilere dönüşmüş olabileceğinin anlaşılmasına katkıda bulunan bir gözlemdir.
İki gökada, erken evrendeki gökadalar gibi kütle olarak mütevazidir; “SE” nispeten daha küçük ve daha az tozludur, bu da onun aşırı derecede tozla gizlenmiş halkadan daha mavi görünmesini sağlar. Araştırmacılar, benzer renklere sahip yakın galaksilerin görüntülerine dayanarak, bunların “henüz keşfedilmemiş komşuları olan büyük bir karanlık madde halesinde” yaşayabileceklerini öne sürüyorlar.
Yaşları ve kütleleri göz önünde bulundurulduğunda bu galaksiler hakkında en şaşırtıcı şey, ekibin güneşimize benzediğini tahmin ettiği karbon, oksijen ve nitrojen gibi helyum ve hidrojenden daha ağır elementlerin miktarları olan olgun metalik yapılarıydı. Yaklaşık 4 milyar yaşında olan ve metallerinin çoğunu, onları oluşturmak için yaklaşık 8 milyar yıl harcamış önceki yıldız nesillerinden miras alan güneşle karşılaştırıldığında, bu galaksileri evrenin 1,5 milyardan daha küçük olduğu bir zamanda gözlemliyoruz. yaşında.
Vishwas, “Evrenin varoluşunun ilk milyar yılı içinde yaşamış ve ölmüş en az birkaç yıldız neslinin artıklarını görüyoruz, ki bu genellikle gördüğümüz şey değil” dedi. “Bu galaksilerdeki yıldız oluşum sürecinin, özellikle nitrojenin oksijene göre ölçülen bolluğunu açıklamak için çok verimli ve evrende çok erken başlamış olması gerektiğini düşünüyoruz, çünkü bu oran kaç nesil yıldızın güvenilir bir ölçüsüdür. yaşadı ve öldü.”
Araştırmacılar, JWST gözlem süresi için halka ve eşlik edenleri incelemeye devam etmek ve optik ve uzak kızılötesi spektrum arasında gözlemlenen potansiyel farklılıkları uzlaştırmak için bir teklif sundular.
Peng, “Hala bu galaksi üzerinde çalışıyoruz,” dedi. “Bu verilerde keşfedilecek daha çok şey var.”
Referans: Bo Peng, Amit Vishwas, Gordon Stacey, Thomas Nikola, Cody Lamarche, Christopher Rooney, Catie Ball, Carl Ferkinhoff ve Henrik Spoon tarafından yazılan “JWST ERS Verilerinde Az ∼ 4 Yıldız Patlaması Gökadasına Tozlu, Kimyasal Olarak Olgun Bir Yoldaşlığın Keşfi”, 17 Şubat 2023, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/acb59c
Ekip, JWST verilerini hemen halka açık hale getiren erken yayınlanan bilim programına teşekkür etti.
Peng ve Vishwas’a ek olarak, araştırmanın ortak yazarları arasında CCAPS’ta araştırma görevlisi olan Thomas Nikola; Gordon Stacey, Ph.D. ’85, astronomi profesörü; doktora öğrencileri Catie Ball ve Christopher Rooney; ve CCAPS’ta misafir bilim insanı ve Cornell Üniversitesi Kütüphanesi’nin Clark Fiziksel Bilimler Kütüphanesi’nde fizik, astronomi ve matematik kütüphanecisi Henrik Spoon; ve Winona Eyalet Üniversitesi’nden Carl Ferkinhoff, Ph.D. ’14, fizik profesörü ve Cody Lamarche, Ph.D. ’19, fizik profesörü.
Araştırma Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.