Webb Uzay Teleskobu’nun Kozmik Şafağa Bakışı

NASAJames Webb Teleskobu, kırmızıya kayması 14.32 olan uzak bir galaksi keşfediyor; bu, galaksinin oluşumundan sadece 290 milyon yıl sonra beklenmedik derecede hızlı galaksi oluşumunu akla getiriyor. Büyük patlama.

Geçtiğimiz iki yıl boyunca bilim insanları NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (Webb veya JWST olarak da bilinir) gökbilimcilerin Kozmik Şafak olarak adlandırdıkları dönemi, yani Büyük Patlama’dan sonraki ilk birkaç yüz milyon yıl içinde ilk galaksilerin doğduğu dönemi araştırmak için yapıldı. Bu galaksiler, evrenin çok genç olduğu dönemde gazların, yıldızların ve kara deliklerin nasıl değiştiğine dair hayati bilgiler sağlıyor.

Ekim 2023 ve Ocak 2024’te uluslararası bir gökbilimci ekibi, JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırma (JADES) programının bir parçası olarak Webb’i galaksileri gözlemlemek için kullandı. Webb’in NIRSpec’ini (Yakın Kızılötesi Spektrograf) kullanarak, Büyük Patlama’dan yalnızca iki yüz doksan milyon yıl sonra gözlemlenen rekor kıran bir galaksinin spektrumunu elde ettiler. Bu, yaklaşık 14’lük bir kırmızıya kaymaya karşılık gelir; bu, evrenin genişlemesi nedeniyle bir galaksinin ışığının ne kadar gerildiğini gösteren bir ölçüdür.

İtalya’nın Pisa kentindeki Scuola Normale Superiore’dan Stefano Carniani’yi ve Tucson, Arizona’daki Arizona Üniversitesi’nden Kevin Hainline’ı bize bu kaynağın nasıl bulunduğu ve benzersiz özelliklerinin bize galaksi oluşumu hakkında neler söylediği hakkında daha fazla bilgi vermesi için davet ettik.

Bilim adamları, kırmızıya kaymasını doğru bir şekilde ölçmek ve dolayısıyla yaşını belirlemek amacıyla uzak gökada JADES-GS-z14-0’un bir spektrumunu elde etmek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun NIRSpec’ini (Yakın Kızılötesi Spektrograf) kullandılar. Kırmızıya kayma, Lyman-alfa kırılması olarak bilinen kritik dalga boyunun konumundan belirlenebilir. Bu galaksinin tarihi Büyük Patlama’dan 300 milyon yıldan daha kısa bir süre sonrasına kadar uzanıyor. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), S. Carniani (Scuola Normale Superiore), JADES İşbirliği

Yüksek Kırmızıya Kayan Gökada Araştırmasında Çığır Açan Gelişme

“Webb’deki cihazlar en eski gökadaları bulmak ve anlamak için tasarlandı ve JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırması’nın (JADES) bir parçası olarak yapılan gözlemlerin ilk yılında, gökada oluşumundan sonraki ilk 650 milyon yıla ait yüzlerce aday gökada bulduk. büyük patlama. 2023’ün başlarında, verilerimizde kırmızıya kayma oranının 14’ün üzerinde olduğuna dair güçlü kanıtlar bulunan bir galaksi keşfettik ki bu çok heyecan vericiydi, ancak kaynağın bizi ihtiyatlı kılan bazı özellikleri de vardı.

“Kaynak şaşırtıcı derecede parlaktı, bu kadar uzak bir galaksiden beklemeyeceğimiz bir durumdu ve başka bir galaksiye çok yakındı, öyle ki ikisi daha büyük bir nesnenin parçası gibi görünüyordu. Çalışma kapsamında Ekim 2023’te kaynağı tekrar gözlemlediğimizde JADES’in Köken AlanıWebb’in daha dar NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera) filtreleriyle elde edilen yeni görüntüleme verileri, yüksek kırmızıya kayma hipotezini daha da doğruladı. Bir spektruma ihtiyacımız olduğunu biliyorduk, çünkü öğreneceğimiz her şey, Webb’in erken evren araştırmasında yeni bir kilometre taşı olarak ya da orta yaşlı bir galaksinin kafa karıştırıcı tuhaf bir parçası olarak muazzam bilimsel öneme sahip olacaktı.

“Ocak 2024’te NIRSpec, JADES-GS-z14-0 galaksisini neredeyse on saat boyunca gözlemledi ve spektrum ilk kez işlendiğinde galaksinin gerçekten de 14,32’lik bir kırmızıya kaymada olduğuna dair kesin kanıtlar vardı; -uzak galaksi kaydı (z = JADES-GS-z13-0’ın 13,2’si). Kaynağı çevreleyen gizem göz önüne alındığında, bu spektrumu görmek tüm ekip için inanılmaz derecede heyecan vericiydi.

“Bu keşif, ekibimiz için yalnızca yeni bir mesafe rekoru değildi; JADES-GS-z14-0’ın en önemli özelliği bu mesafeden bu galaksinin doğası gereği olduğunu bilmemizdi. çok aydınlık. Görüntülerden, kaynağın 1.600 ışıkyılının üzerinde bir genişliğe sahip olduğu görülüyor; bu da gördüğümüz ışığın büyüyen bir süper kütleli yıldızın yakınındaki emisyondan değil, çoğunlukla genç yıldızlardan geldiğini kanıtlıyor. Kara delik. Bu kadar yıldız ışığı, galaksinin Güneş’in kütlesinin birkaç yüz milyonlarca katı olduğu anlamına geliyor! Bu durum şu soruyu gündeme getiriyor: Doğa nasıl bu kadar parlak, devasa ve büyük bir galaksiyi 300 milyon yıldan daha kısa bir sürede yaratabiliyor?

Kadim Işıktan Yeni İçgörüleri Ortaya Çıkarıyoruz

“Veriler bu şaşırtıcı galaksinin diğer önemli yönlerini ortaya koyuyor. Galaksinin renginin olması gerektiği kadar mavi olmadığını görüyoruz, bu da ışığın bir kısmının toz nedeniyle kırmızılaştığını gösteriyor, bu çok erken zamanlarda bile. Steward Gözlemevi ve Arizona Üniversitesi’nden JADES araştırmacısı Jake Helton da JADES-GS-z14-0’ın, Webb’in MIRI (Orta Kızılötesi Enstrüman) ile daha uzun dalga boylarında tespit edildiğini belirledi; bu, uzaklığı dikkate alındığında dikkate değer bir başarıdır. MIRI gözlemi, görünür ışık aralığında yayılan ve Webb’in yakın kızılötesi cihazlarının erişemeyeceği bir yerde kırmızıya kayan ışığın dalga boylarını kapsar.

“Jake’in analizi, MIRI gözleminin ima ettiği kaynağın parlaklığının, diğer Webb cihazlarının ölçümlerinden elde edilenin üzerinde olduğunu gösteriyor; bu da galakside hidrojenden gelen parlak emisyon çizgileri şeklinde güçlü iyonize gaz emisyonunun varlığına işaret ediyor.” ve oksijen. Bu galaksinin yaşamının bu kadar erken bir döneminde oksijenin varlığı bir sürprizdir ve galaksiyi gözlemlememizden önce çok sayıda çok büyük yıldız neslinin zaten hayatlarını yaşadığını göstermektedir.

“Bütün bu gözlemler bize JADES-GS-z14-0’ın, evrenin çok erken dönemlerinde var olduğu teorik modeller ve bilgisayar simülasyonları tarafından tahmin edilen galaksi türlerine benzemediğini söylüyor. Kaynağın gözlemlenen parlaklığı göz önüne alındığında, kozmik zaman içinde nasıl büyüyebileceğini tahmin edebiliyoruz ve şu ana kadar araştırmamızda yüksek kırmızıya kaymada gözlemlediğimiz diğer yüzlerce galaksiden herhangi uygun bir analog bulamadık.

“JADES-GS-z14-0’ı bulmak için gökyüzünde aradığımız nispeten küçük bölge göz önüne alındığında, eş zamanlı başka bir JADES çalışmasında tartışıldığı gibi, onun keşfinin, erken evrende gördüğümüz tahmin edilen parlak gökada sayısı üzerinde derin etkileri vardır. Gökbilimcilerin önümüzdeki on yıl içinde Webb’le birlikte bu tür parlak gökadaları muhtemelen çok daha erken zamanlarda bulmaları muhtemeldir. Kozmik Şafak’ta var olan olağanüstü galaksi çeşitliliğini görmek bizi heyecanlandırıyor!”

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için bkz. Webb Bilinen En Uzak Galaksiyi Keşfediyor.

Referans: “JADES Kökenleri Alanındaki En Eski Galaksiler: Parlaklık Fonksiyonu ve Kozmik Yıldız Oluşum Hızı Yoğunluğu Büyük Patlamadan 300 Myr Sonra” Yazan: Brant Robertson, Benjamin D. Johnson, Sandro Tacchella, Daniel J. Eisenstein, Kevin Hainline, Santiago Arribas, William M. Baker, Andrew J. Bunker, Stefano Carniani, Courtney Carreira, Phillip A. Cargile, Stéphane Charlot, Jacopo Chevallard, Mirko Curti, Emma Curtis-Lake, Francesco D’Eugenio, Eiichi Egami, Ryan Hausen, Jakob M. Helton , Peter Jakobsen, Zhiyuan Ji, Gareth C. Jones, Roberto Maiolino, Michael V. Maseda, Erica Nelson, Pablo G. Pérez-González, Dávid Puskás, Marcia Rieke, Renske Smit, Fengwu Sun, Hannah Übler, Lily Whitler, Christina C Williams, Christopher NA Willmer, Chris Willott, Joris Witstok, Kabul Edildi, Astrofizik Dergisi.
arXiv:2312.10033

Bu spektroskopik gözlemler, Garantili Zaman Gözlemleri (GTO) programı 1287’nin bir parçası olarak, MIRI gözlemleri ise GTO programı 1180’in bir parçası olarak alınmıştır.

Stefano Carniani, İtalya’daki Scuola Normale Superiore’de yardımcı doçenttir. Aynı zamanda Webb/NIRSpec GTO ekibinin bir üyesidir ve kozmik zaman boyunca galaksi ve kara delik evrimi üzerinde çalışmaktadır.

Kevin Hainline, Arizona Üniversitesi Steward Gözlemevi’nde doçent araştırma profesörüdür. Aynı zamanda Webb/NIRCam Bilim ekibinin bir üyesidir ve galaksilerin ve aktif galaktik çekirdeklerin en yüksek kırmızıya kaymalardaki evrimini araştırmak için JADES GTO araştırmasından elde edilen verileri kullanıyor.