Една от основните функции на космическия телескоп Джеймс Уеб е да намира най-ранните галактики, разширявайки нашите
Тези звездни системи са много по-далечотколкото всички досега наблюдавани обекти във Вселената. Учените пишат за галактики с червено отместване от 12 до 17. Но има муха в мехлема в този празник на научния триумф: някои изследователи смятат, че възрастта на обектите може да бъде изкривена и резултатите изискват внимателна проверка.
Коя галактика е най-отдалечената?
Преди изстрелването на космическия телескоп Джеймс Уеб прездълго време най-отдалечената потвърдена галактика беше GN-z11. Открит е през 2016 г. с помощта на телескопа Хъбъл. Той е около 25 пъти по-малък от Млечния път и представлява около 1% от неговата маса. В същото време звездообразуването в него протича 20 пъти по-активно.
GN-z11 се намира в съзвездието Голяма мечка,а астрофизиците изчисляват червеното отместване на 11,1. Това означава, че го наблюдаваме такъв, какъвто е бил преди 13,4 милиарда години - само 400 години след Големия взрив. Тъй като Вселената непрекъснато се разширява, галактиките в космоса се отдалечават една от друга. Следователно правилното разстояние до GN-z11 е около 32 милиарда светлинни години.
Още преди изстрелването на новия телескоп през пролетта на 2022 гастрофизици обявиха откриването на още по-далечен кандидат, HD1. Открит е с помощта на космическия телескоп Subaru и наблюдения от наземни обсерватории. Според спектроскопията червеното му отместване е 13,27, което съответства на разстояние от 13,5 милиарда светлинни години. А самата галактика сега е на 33,4 милиарда светлинни години от Земята.
Само седмица след публикуването на първите данниВ телескопа Джеймс Уеб изследователи от Центъра за астрофизика Харвард-Смитсониън обявиха откриването на галактиката GLASS-z13, която условно е с червено изместване на 13. Това е около 300 милиона години след Големия взрив. Седмица по-късно е получено съобщение за галактика с червено отместване 14 и дори 16,7. Ако това е вярно, тогава ние виждаме тези галактики така, както са съществували около 200 милиона години след Големия взрив.
Вярно е, че всички тези резултати са предварителни: досега нито една от тези стойности на червено отместване не е потвърдена. За да се установят разстоянията до тези галактики, ще е необходим спектроскопски анализ.
Галактика GN-z11, както се вижда от космическия телескоп Хъбъл.Изображение: НАСА, ESA, П. Ош (Университет Йейл), Г. Брамер (STScI), П. ван Докум (Университет Йейл) и Г. Илингуърт (Университет на Калифорния, Санта Круз)
Как се откриват нови галактики?
В работата си учените са използвали различни методи.Например, астрофизиците от Университета на Мисури-Колумбия са използвали ефекта на гравитационните лещи, създаден от масивния галактически куп SMACS J0723. Масивен обект изкривява движението на светлината, увеличавайки отдалечени обекти, подобно на нормална леща на оптичен телескоп. Използвайки този метод, учените са открили 88 кандидат-галактики с червено отместване най-малко 11. Някои от тях, според изследователите, може да имат червено отместване до 20.
Други учени анализираха изображения на различниобласти на небето, където не е използван ефектът на гравитационните лещи. Тези изображения са част от проучването Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), което се състои от изображения на 10 различни региона на небето, направени от близката инфрачервена камера на телескопа (NIRCam).
За потвърждаване на реалната възраст на дистанцобектите изискват спектроскопски анализ, който разделя светлината от обекта на спектър. За да направят това, учените ще използват близкия инфрачервен спектрограф (NIRSpec) на телескопа Джеймс Уеб, както и средноинфрачервения инструмент (MIRI) на космическия телескоп.
Ефектът на гравитационните лещи в изображението на клъстера SMACS J0723. Изображение: NASA, ESA, CSA и STScI
Какво е червено отместване?
В изследването на ранната вселена, основниятИндикаторът, който учените използват, е червеното отместване. Помага да разберем колко бързо даден обект се отдалечава от нас. Точно както сигналът на парен локомотив или кораб звучи по-ниско, докато се отдалечават от наблюдателя, светлинната вълна от отдалечаващ се обект също се променя.
Вселената непрекъснато се разширява, което означавадалечни галактики се отдалечават от Земята. При червеното отместване електромагнитното излъчване от отдалечаващ се обект увеличава дължината на вълната му. Това означава, че всички детайли на спектъра се изместват към червената област.
Колкото по-далеч е галактиката, толкова по-рано я виждаме итолкова повече се разтягаше светлината му поради разширяването на Вселената. В резултат на това синята и ултравиолетовата светлина от горещи млади звезди ни изглежда инфрачервена 13,5 милиарда години по-късно.
Телескопът James Webb е оборудван с чувствителни инструменти, които засичат радиация в различни части на инфрачервения диапазон и затова могат да уловят радиацията на ранната Вселена.
Червена и синя смяна. Изображение: Aleš Tošovský, CC BY-SA 3.0, чрез Wikimedia Commons
Защо първите резултати могат да бъдат грешни?
Предварителните проучвания се основават наединични наблюдения и може да са неточни. Например прашните звездообразуващи галактики, които са съществували милиарди години след Големия взрив, могат да се маскират като рекордно далечни. И освен това светлината, излъчвана от галактиките, може да бъде изкривена от други обекти.
Например, въз основа на това колко червеногалактиката CEERS-DSFG-1 се появява на изображенията на Джеймс Уеб, астрономите са определили червеното отместване от 17 на 18. Това означава, че я виждаме 220 милиона години след Големия взрив. Японски астрономи обаче използваха субмилиметровия телескоп NOEMA, за да открият същата галактика и да покажат, че тя съдържа огромно количество прах.
Прахът абсорбира по-къси и по-сини дължини на вълнитезвездна светлина, пропускайки по-дълги и червени. Това означава, че когато се наблюдава визуално от Земята, такава галактика ще изглежда по-червена. След като коригираха резултатите от наблюденията, за да вземат предвид влиянието на праха, учените показаха, че истинското червено отместване е само около 5. Това означава, че галактиката е видима 1,3 милиарда години след Големия взрив.
Галактика CEERS-DSFG-1 в изображението на телескопа„Джеймс Уеб“ с наблюдения на NOEMA, насложени върху него като контурни линии. Отдясно е как изглежда кандидатът, когато се гледа през различни филтри: не се показва при филтри с по-къса дължина на вълната, но става по-видим при по-червени филтри. Изображение: J. Zavala и др.
Изследователите стигнаха до подобни резултатиизучаване на кандидат галактиката CEERS-1749. Те нарекоха откритието си галактиката Шрьодингер. Работата е там, че червеното отместване за него може да бъде равно на 5 или 17. Ако говорим за отделна далечна галактика, тогава това е една от най-отдалечените известни подобни системи, а ако е част от клъстер, тогава ние отново говорят за милиард години след Големия взрив. Всичко ще стане ясно след нови изследвания.
Независимо дали са потвърденидекларирани рекорди, новите открития ще допринесат значително за разбирането на процесите на развитие на ранната Вселена. Дори "близките" далечни галактики с червено отместване от около 5 отварят нови данни.
Междузвездният прах е страничен продукт от цикълараждането и смъртта на звездите. За да повлияе на червеното отместване, трябва да има много такъв прах. А това означава, че в такива галактики трябва да има изключително интензивно звездообразуване. Преди това учените не знаеха за подобни процеси.
Голям брой далечни галактики от различни периоди от живота на Вселената ще помогнат да се разбере как са се формирали и развили първите звездни системи.
Прочетете още:
"Джеймс Уеб" изпрати снимка на сблъсъка на две огромни галактики
„Безполезните“ бактерии на Земята ще осигурят живот на колонистите на Марс
На пирамидата в Китай е намерен портрет на "царя на предците". Той е управлявал преди повече от 4000 години