Astrofizikçiler, hidrojen sisinin patlamadan sonra nasıl yandığına ışık tutuyor. Büyük patlama.

• UCLA astrofizikçiler ilk kullanan bilim insanları arasındadır. James Webb Uzay Teleskobu evrendeki en eski galaksilere bir göz atmak için.
• Çalışmalar, Büyük Patlama’dan sonraki ilk milyar yıl içinde meydana gelen olaylar hakkında benzeri görülmemiş detayları ortaya koyuyor.
• UCLA projeleri, tarafından seçilen az sayıdaki proje arasındaydı. NASA Webb teleskopunun yeteneklerini test etmek için.

California Üniversitesi, Los Angeles (UCLA) liderliğindeki bir araştırmaya göre, en eski gökadalar gazları nefes kesici hızlarda yıldızlara dönüştüren kozmik ateş toplarıydı. Astrofizik Dergisi.

James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan verilere dayanan araştırma, bu galaksilerin şekli ve yapısıyla ilgili ilk çalışma olma özelliğini taşıyor. Yıldız oluşumunun küçük bölgelerle sınırlı olduğu günümüzün galaksilerine hiç benzemediklerini gösteriyor. Samanyolu gökada.

UCLA fizik ve astronomi profesörü olan çalışmanın baş yazarı Tommaso Treu, “Galaksilerin heyecan verici bir hızla yeni yıldızlar oluşturduğunu görüyoruz” dedi. “Webb’in inanılmaz çözünürlüğü, bu galaksileri benzeri görülmemiş ayrıntılarla incelememize olanak tanıyor ve tüm bu yıldız oluşumunun bu galaksilerin bölgelerinde meydana geldiğini görüyoruz.”

Treu’nun yönetmenliğini yaptığı GLASS–JWST Erken Yayın Bilim Programı, ilk sonuçları özel dergi sayısına konu olan. UCLA liderliğindeki başka bir çalışma Sayıda, Büyük Patlama’dan yeterince kısa bir süre sonra – bir milyar yıldan daha kısa bir süre içinde – oluşan galaksilerin, artık foton soğuran hidrojeni yakmaya başlayarak karanlık bir evrene ışık getirmeye başlamış olabileceği ortaya çıktı.

Araştırmayı yöneten UCLA doktora sonrası araştırmacısı Guido Roberts-Borsani, “En iyi teleskoplarımız bile bu kadar uzak galaksilerin mesafelerini doğrulamak için gerçekten mücadele etti, bu yüzden evreni şeffaf hale getirip getirmediklerini bilmiyorduk” dedi. “Webb bize işi yapmanın yanı sıra inanılmaz bir kolaylıkla yapabileceğini gösteriyor. Bu bir oyun değiştirici.”

Bu bulgular, Webb tarafından yeni açılan bir pencereden geçmişe bakan ilk kişiler arasında yer alan UCLA astrofizikçilerinin nefes kesici keşiflerinden ikisi.

Webb, uzaydaki en büyük yakın kızılötesi teleskoptur ve olağanüstü çözünürlüğü, ışığının Dünya’ya ulaşması milyarlarca yıl sürecek kadar uzaktaki nesnelerin benzersiz bir görüntüsünü sunar. Bu nesneler şimdiye kadar yaşlanmış olsalar da, yalnızca ilk anlarından gelen ışık, evrende seyahat ederek Webb’in dedektörlerinde sona ermek için yeterli zamana sahipti. Sonuç olarak, Webb bilim adamlarını Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonraki döneme götüren bir tür zaman makinesi işlevi görmekle kalmadı, ürettiği görüntüler de bebek galaksilerin ve yıldızların anlık görüntülerini içeren bir aile albümü haline geldi.

GLASS–JWST, NASA tarafından 2017’de hızla herkesin erişebileceği veri kümeleri üretmek ve Webb’deki araçların yeteneklerini göstermek ve test etmek için seçilen 13 Early Release Science projesinden biriydi.

Proje, ilk galaksilerden gelen ışığın Büyük Patlama’dan kalan hidrojen sisi aracılığıyla nasıl ve ne zaman yandığını – Yeniden İyonlaşma Çağı olarak adlandırılan bir fenomen ve zaman periyodu – ve gaz ve ağır elementlerin galaksilerin içinde ve çevresinde kozmik üzerinden nasıl dağıldığını anlamaya çalışıyor. zaman. Treu ve Roberts-Borsani, erken evrendeki uzak gökadaların ayrıntılı ölçümlerini almak için Webb’in yenilikçi yakın kızılötesi araçlarından üçünü kullanıyor.

Yeniden İyonlaşma Dönemi, bilim adamları tarafından tam olarak anlaşılamayan bir dönemdir. Şimdiye kadar araştırmacılar, o zamanlar var olan galaksileri gözlemlemek için gereken son derece hassas kızılötesi cihazlara sahip değildi. Kozmik yeniden iyonlaşmadan önce, erken evren ışıktan yoksun kaldı çünkü erken yıldızlardan gelen ultraviyole fotonlar, uzayı doyuran hidrojen atomları tarafından emildi.

Bilim adamları, evrenin ilk milyar yılı içinde bir ara, ilk galaksiler ve muhtemelen ilk karadelikler tarafından yayılan radyasyonun, hidrojen atomlarının elektron kaybetmesine veya iyonlaşmasına neden olarak, fotonların onlara “yapışmasını” önlediğini ve fotonlar için bir yol açtığını düşünüyor. uzayda seyahat. Galaksiler giderek daha büyük baloncukları iyonlaştırmaya başladıkça, evren şeffaf hale geldi ve ışık, bugün olduğu gibi serbestçe dolaştı ve her gece yıldızlardan ve galaksilerden oluşan parlak bir gölgelik görmemizi sağladı.

Roberts-Borsani’nin galaksilerin daha önce düşünülenden daha hızlı ve daha erken oluştuğuna dair bulgusu, onların kozmik yeniden iyonlaşmanın suçluları olduklarını doğrulayabilir. Çalışma ayrıca gökbilimcilerin kozmik yeniden iyonlaşmanın başlangıcını araştırmasına olanak tanıyan yeni bir teknik kullanarak bilinen en uzak iki gökadaya olan mesafeleri de doğruluyor.

Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Webb, Keşfedilmemiş Bir Evrenin Perdelerini Geri Çekiyor.

Referanslar:

“GLASS-JWST’den Erken Sonuçlar. XII: The Morphology of Galaxies at the Epoch of Reionization” yazan T.Treu, A.Calabro, M.Castellano, N.Leethochawalit, E.Merlin, A.Fontana, L.Yang, T.Morishita, M.Trenti, A .Dressler, C.Mason, D.Paris, L.Pentericci, G.Roberts-Borsani, B.Vulcani, K.Boyett, M.Bradac, K.Glazebrook, T.Jones, D.Marchesini, S.Mascia, T .Nanayakkara, P.Santini, V.Strait, E.Vanzella ve X.Wang, Astrofizik Dergisi.
arXiv:2207.13527

“GLASS-JWST’den Erken Sonuçlar. I: Guido Roberts-Borsani, Takahiro Morishita, Tommaso Treu, Gabriel Brammer, Victoria Strait, Xin Wang, Marusa Bradac, Ana Acebron, Pietro Bergamini, Kristan Boyett, Antonello Calabró, Marco Castellano, Adriano Fontana, Karl Glazebrook, Claudio Grillo, Alaina Henry, Tucker Jones, Matthew Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Charlotte Mason, Amata Mercurio, Emiliano Merlin, Themiya Nanayakkara, Laura Pentericci, Piero Rosati , Paola Santini, Claudia Scarlata, Michele Trenti, Eros Vanzella, Benedetta Vulcani ve Chris Willott, 18 Ekim 2022, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8e6e