NASA’nın Webb’i uzak galaksiler arayışında yeni bir dönüm noktasına ulaştı

Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, bugüne kadar teyit edilen en eski gökadaların keşfini bildirmek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan gelen verileri kullandı. Bu galaksilerden gelen ışığın bize ulaşması 13,4 milyar yıldan fazla zaman aldı, çünkü bu galaksilerin geçmişi, evrenin şimdiki yaşının sadece %2’si olan büyük patlamadan sonraki 400 milyon yıldan daha kısa bir süre öncesine dayanıyor.

Webb’den daha önceki veriler, bu tür bebek gökadalar için adaylar sağlamıştı. Şimdi, bu hedefler, inanılmaz derecede sönük galaksilerden gelen ışığın parmak izlerinde karakteristik ve ayırt edici desenleri ortaya çıkaran spektroskopik gözlemler elde edilerek doğrulandı.

Birleşik Krallık’taki Hertfordshire Üniversitesi’nden astronom ve ortak yazar Emma Curtis-Lake, “Bu galaksilerin gerçekten de erken evrende yaşadıklarını kanıtlamak çok önemliydi. Daha yakın galaksilerin çok uzak galaksiler gibi görünmesi çok mümkün” dedi. Krallık. “Umduğumuz gibi ortaya çıkan spektrumu görmek, bu galaksilerin görüşümüzün gerçek sınırında, Hubble’ın görebileceğinden biraz daha uzakta olduğunu doğrulamak! Bu, görev için son derece heyecan verici bir başarı.”

Gözlemler, Webb’deki araçlardan ikisinin, Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) ve Yakın Kızılötesi Spektrografın (NIRSpec) geliştirilmesine öncülük eden bilim adamlarının işbirliğinden kaynaklandı.

En sönük ve en erken galaksilerin araştırılması, bu enstrümanların konseptlerinin ardındaki başlıca motivasyondu. 2015’te alet ekipleri, teleskopun iki yıla yayılmış bir aylık süresinin biraz üzerinde ayrılan ve erken evrene ilişkin bir görünüm sağlamak için tasarlanmış iddialı bir program olan JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırmayı (JADES) önermek için bir araya geldi. hem derinlikte hem de ayrıntıda emsalsiz.

JADES, on ülkeden seksenden fazla astronomun uluslararası bir işbirliğidir. Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nden NIRCam baş araştırmacısı Marcia Rieke, “Bu sonuçlar, NIRCam ve NIRSpec ekiplerinin bu gözlem programını yürütmek için neden bir araya geldiklerinin doruk noktasıdır.”

JADES gözlemlerinin ilk turu, Hubble Uzay Teleskobu’nun Ultra Derin Alanı içindeki ve etrafındaki alana odaklandı. 20 yılı aşkın bir süredir, gökyüzünün bu küçük parçası, neredeyse tüm büyük teleskopların hedefi olmuş ve tüm elektromanyetik spektrumu kapsayan son derece hassas bir veri seti oluşturmuştur. Şimdi Webb, şimdiye kadar elde edilen en soluk ve en keskin görüntüleri sağlayan benzersiz görüntüsünü ekliyor.

JADES programı, alanı dokuz farklı kızılötesi renkte gözlemlemek için 10 günden fazla görev süresi kullanan ve gökyüzünün mükemmel görüntülerini üreten NIRCam ile başladı. Bölge, Hubble Uzay Teleskobu tarafından üretilen en derin kızılötesi görüntülerden 15 kat daha büyüktür, ancak bu dalga boylarında daha da derin ve keskindir. Görüntü, yalnızca bir mil öteden bakıldığında bir insanın göründüğü boyuttadır. Bununla birlikte, her biri milyarlarca yıl önceki tarihlerinin bir anında yakalanmış yaklaşık 100.000 gökadayla doludur.

Araştırmanın bir üyesi olan California Üniversitesi, Santa Cruz’dan ortak yazar Brant Robertson, “İlk kez, büyük patlamadan sadece 350 milyon yıl sonra galaksileri keşfettik ve onların fantastik mesafelerinden kesinlikle emin olabiliriz” dedi. NIRCam bilim ekibi. “Bu kadar şaşırtıcı derecede güzel görüntülerde bu erken galaksileri bulmak özel bir deneyim.”

Bu görüntülerden, erken evrendeki galaksiler, çok dalga boylu renklerinin anlatımsal bir yönüyle ayırt edilebilir. Evren genişledikçe ışığın dalga boyu uzar ve bu en genç galaksilerden gelen ışık 14 katına kadar esner.

Gökbilimciler, kızılötesinde görülebilen ancak ışığı kritik bir dalga boyunda aniden kesilen soluk gökadaları ararlar. Her galaksinin tayfı içindeki kesme noktasının konumu, evrenin genişlemesiyle değişir. JADES ekibi, bu ayırt edici adayları bulmak için Webb görüntülerini taradı.

Daha sonra, toplam 28 saatlik veri toplamayı kapsayan üç günü kapsayan tek bir gözlem süresi için NIRSpec aracını kullandılar. Ekip, 250 sönük gökadadan gelen ışığı toplayarak, astronomların her gökadadaki atomların tayf üzerine damgasını vurduğu kalıpları incelemesine olanak sağladı. Bu, her galaksinin kırmızıya kaymasının kesin bir ölçümünü sağladı ve bu galaksilerdeki gazın ve yıldızların özelliklerini ortaya çıkardı.

İtalya’daki Scuola Normale Superiore’den astronom ve ortak yazar Stefano Carniani, “Bunlar şimdiye kadar alınan en zayıf kızılötesi spektrumlar” dedi. “Görmeyi umduğumuz şeyi ortaya koyuyorlar: Galaksiler arası hidrojenin saçılması nedeniyle ışığın kesme dalga boyunun kesin bir ölçümü.”

İncelenen gökadalardan dördü, benzeri görülmemiş bir erken çağda ortaya çıktıkları için özellikle özeldir. Sonuçlar, bu dört gökadanın kırmızıya kaymanın 10’un üzerinde olduğuna dair spektroskopik bir doğrulama sağladı, ikisi de 13’te kırmızıya kaymada. Bu galaksiler, bizden çok uzakta oldukları için son derece sönüktürler. Gökbilimciler, Webb’in mükemmel hassasiyeti sayesinde artık özelliklerini keşfedebilirler.

Birleşik Krallık’taki Cambridge Üniversitesi’nden astronom ve yardımcı yazar Sandro Tacchella, “Galaksileri, gelişimlerinin ilk dönemlerini anlamadan anlamak zordur. İnsanlarda olduğu gibi, daha sonra olanların çoğu, gökadaların etkisine bağlıdır. Galaksiler hakkında pek çok soru, Webb’in dönüştürücü fırsatını bekliyor ve bu hikayenin ortaya çıkarılmasında rol oynayabildiğimiz için çok heyecanlıyız.”

JADES, 2023’te başka bir alanla ilgili ayrıntılı bir çalışmayla devam edecek, bu alan ikonik Hubble Derin Alanı merkezli olacak ve ardından başka bir derin görüntüleme ve spektroskopi turu için Ultra Derin Alan’a geri dönecek. Sahada daha birçok aday, onaylanan yüzlerce saatlik ek süre ile spektroskopik incelemeyi bekliyor.