Erken Evrendeki En Sönük Gökada

Uluslararası bir araştırma ekibi, erken evrende gözlemlenen en sönük gökada olan JD1’in varlığını doğruladı. Bu keşif kullanılarak yapıldı NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu ve evrenin evriminin anlaşılmasına katkıda bulunur. JD1, post-Büyük patlama hidrojen sisi, ışığını büyüten bir galaksi kümesinin arkasındaki konumu sayesinde incelenmiştir.

• Big Bang’den sonra evren, hidrojen atomlarının oluşmasına yetecek kadar genişledi ve soğudu. İlk yıldızlardan ve galaksilerden gelen ışığın yokluğunda evren, kozmik karanlık çağlar olarak bilinen bir döneme girdi.
• İlk yıldızlar ve galaksiler birkaç yüz milyon yıl sonra ortaya çıktılar ve Big Bang’den arta kalan hidrojen sisini yakmaya başlayarak evreni bugünkü gibi şeffaf hale getirdiler.
• Astrofizikçiler tarafından yönetilen araştırmacılar UCLA ışığı hidrojen atomlarını yakan galaksilere özgü uzak, soluk bir galaksinin varlığını doğruladı; Bulgu, kozmik karanlık çağların nasıl sona erdiğini anlamalarına yardımcı olmalıdır.

Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles (UCLA) astrofizikçileri liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, erken evrende şimdiye kadar görülen en sönük gökadanın varlığını doğruladı. JD1 olarak adlandırılan galaksi, bugüne kadar tanımlanmış en uzak galaksilerden biridir ve Big Bang’den arta kalan hidrojen atomlarının sisi içinde yanan, ışığın evrende parlamasına izin veren ve onu şekillendiren galaksi türlerinin tipik bir örneğidir. bugün var olan.

Keşif, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu kullanılarak yapıldı ve bulgular dergide yayınlandı. Doğa.

Evrenin yaşamının ilk milyar yılı, evriminde çok önemli bir dönemdi. Yaklaşık 13,8 milyar yıl önceki Büyük Patlama’dan sonra evren, hidrojen atomlarının oluşması için yeterince genişledi ve soğudu. Hidrojen atomları, genç yıldızlardan ultraviyole fotonları emer; ancak ilk yıldızların ve galaksilerin doğuşuna kadar evren karanlıklaştı ve kozmik karanlık çağlar olarak bilinen bir döneme girdi. Birkaç yüz milyon yıl sonra ilk yıldızların ve galaksilerin ortaya çıkışı, evreni hidrojen sisini yakmaya veya iyonlaştırmaya başlayan enerjik ultraviyole ışıkla yıkadı. Bu da, fotonların uzayda seyahat etmesini sağlayarak evreni şeffaf hale getirdi.

Yeniden İyonlaşma Çağı olarak adlandırılan o döneme hakim olan gökada türlerini belirlemek, bugün astronomide büyük bir hedeftir, ancak Webb teleskobunun geliştirilmesine kadar, bilim adamları ilk nesil gökadaları incelemek için gereken hassas kızılötesi cihazlardan yoksundu.

UCLA doktora sonrası araştırmacısı ve çalışmanın baş yazarı Guido Roberts-Borsani, “Şimdiye kadar JWST ile bulunan gökadaların çoğu, nadir bulunan ve erken evreni dolduran genç gökadaları özellikle temsil ettiği düşünülmeyen parlak gökadalardır” dedi. “Bu nedenle, önemli olmakla birlikte, tüm bu hidrojen sisini yakan ana ajanlar oldukları düşünülmüyor.

Öte yandan, JD1 gibi ultra sönük gökadaların sayısı çok daha fazladır, bu nedenle onların yeniden iyonlaşma sürecini yürüten ve morötesi ışığın uzay ve zamanda engellenmeden seyahat etmesine izin veren gökadaları daha çok temsil ettiklerine inanıyoruz.”

JD1 o kadar loş ve o kadar uzakta ki, güçlü bir teleskop ve doğanın yardım eli olmadan çalışmak zor. JD1, birleşik yerçekimi kuvveti JD1’den gelen ışığı büken ve güçlendiren Abell 2744 adlı yakınlardaki büyük bir gökada kümesinin arkasında yer alır ve bu da onun normalde olacağından 13 kat daha büyük ve daha parlak görünmesini sağlar. Yerçekimsel mercekleme olarak bilinen etki, bir büyütecin görüş alanı içindeki ışığı bozmasına ve büyütmesine benzer; yerçekimsel mercekleme olmadan, JD1 muhtemelen gözden kaçacaktı.

Araştırmacılar, galaksinin kızılötesi ışık spektrumunu elde etmek için Webb Telescope’un yakın kızılötesi spektrograf aracı NIRSpec’i kullandılar ve galaksinin kesin yaşını ve Dünya’ya olan mesafesini, ayrıca yıldız sayısını ve toz ve ağır miktarını belirlemelerine olanak sağladılar. Nispeten kısa ömründe oluşturduğu unsurlar.

Galaksinin yerçekimsel büyütmesi ve Webb Telescope’un yakın kızılötesi enstrümanlarından biri olan NIRCam’den alınan yeni görüntülerin birleşimi, ekibin galaksinin yapısını benzeri görülmemiş ayrıntı ve çözünürlükte incelemesini mümkün kıldı ve üç ana uzun toz kümesini ortaya çıkardı. yıldızları oluşturan gaz. Ekip, JD1’in ışığını orijinal kaynağına ve şekline kadar izlemek için yeni verileri kullandı ve kompakt bir gökadayı ortaya çıkardı. Samanyolu13,6 milyar yaşında.

Işığın Dünya’ya ulaşması zaman aldığından, JD1 yaklaşık 13,3 milyar yıl önce, yani evren şimdiki yaşının sadece %4’üyken olduğu gibi görülüyor.

UCLA fizik ve astronomi profesörü ve çalışmanın ikinci yazarı Tommaso Treu, “Sadece bir yıl önce Webb teleskopu devreye girmeden önce, böylesine sönük bir galaksiyi doğrulamayı hayal bile edemezdik” dedi. “JWST ile yerçekimsel merceklemenin büyütme gücünün birleşimi bir devrimdir. Büyük Patlama’nın hemen ardından galaksilerin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini anlatan kitabı yeniden yazıyoruz.”

Referans: Guido Roberts-Borsani, Tommaso Treu, Wenlei Chen, Takahiro Morishita, Eros Vanzella, Adi Zitrin, Pietro Bergamini, Marco Castellano, Adriano Fontana, “JWST ile görülen kozmik karanlık çağlarda ultra soluk bir galaksinin doğası” Karl Glazebrook, Claudio Grillo, Patrick L. Kelly, Emiliano Merlin, Themiya Nanayakkara, Diego Paris, Piero Rosati, Lilan Yang, Ana Acebron, Andrea Bonchi, Kit Boyett, Maruša Bradač, Gabriel Brammer, Tom Broadhurst, Antonello Calabró, Jose M. Diego, Alan Dressler, Lukas J. Furtak, Alexei V. Filippenko, Alaina Henry, Anton M. Koekemoer, Nicha Leethochawalit, Matthew A. Malkan, Charlotte Mason, Amata Mercurio, Benjamin Metha, Laura Pentericci, Justin Pierel, Steven Rieck, Namrata Roy, Paola Santini, Victoria Strait, Robert Strausbaugh, Michele Trenti, Benedetta Vulcani, Lifan Wang, Xin Wang ve Rogier A. Windhorst, 17 Mayıs 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-05994-w