A James Webb Űrteleszkóp egyik fő funkciója, hogy megtalálja a legkorábbi galaxisokat, bővítve ezzel
Ezek a csillagrendszerek sokkal távolabb vannakmint az univerzum összes korábban megfigyelt objektuma. A tudósok a 12-től 17-ig terjedő vöröseltolódású galaxisokról írnak. A tudományos diadal ünnepében azonban van egy légy a bőrben: egyes kutatók úgy vélik, hogy az objektumok kora eltorzulhat, és az eredmények alapos ellenőrzést igényelnek.
Melyik galaxis a legtávolabbi?
A James Webb űrteleszkóp felbocsátása előtthosszú ideig a legtávolabbi megerősített galaxis a GN-z11 volt. 2016-ban fedezték fel a Hubble teleszkóp segítségével. Körülbelül 25-ször kisebb, mint a Tejút, és tömegének körülbelül 1%-a. Ugyanakkor a csillagképződés 20-szor aktívabban ment végbe.
A GN-z11 az Ursa Major csillagképben található,az asztrofizikusok pedig 11,1-re becsülik a vöröseltolódást. Ez azt jelenti, hogy úgy látjuk, ahogy 13,4 milliárd évvel ezelőtt volt – mindössze 400 évvel az Ősrobbanás után. Ahogy az Univerzum folyamatosan tágul, az űrben lévő galaxisok távolodnak egymástól. Ezért a megfelelő távolság a GN-z11-től körülbelül 32 milliárd fényév.
Még az új távcső 2022 tavaszi felbocsátása előttaz asztrofizikusok egy még távolabbi jelölt, a HD1 felfedezését jelentették be. A Subaru Űrteleszkóp és a földi obszervatóriumok megfigyelései segítségével fedezték fel. A spektroszkópia szerint vöröseltolódása 13,27, ami 13,5 milliárd fényév távolságnak felel meg. Maga a galaxis pedig most 33,4 milliárd fényévnyire van a Földtől.
Mindössze egy héttel az első adatok közzététele utánA James Webb teleszkópnál a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics kutatói bejelentették a GLASS-z13 galaxis felfedezését, amely feltételesen 13-nál van vöröseltolódásban. Ez körülbelül 300 millió évvel az Ősrobbanás után. Egy héttel később üzenet érkezett egy 14-es, sőt 16,7-es vöröseltolódású galaxisról. Ha ez igaz, akkor ezeket a galaxisokat úgy látjuk, ahogy léteztek körülbelül 200 millió évvel az Ősrobbanás után.
Igaz, ezek az eredmények előzetesek: ez idáig egyik vöröseltolódási érték sem igazolódott. A galaxisok távolságának meghatározásához spektroszkópiai elemzésre lesz szükség.
Galaxy GN-z11, ahogy a Hubble Űrteleszkóp látja.Kép: NASA, ESA, P. Oesch (Yale Egyetem), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale Egyetem) és G. Illingworth (Kaliforniai Egyetem, Santa Cruz)
Hogyan találnak új galaxisokat?
Munkájuk során a tudósok különböző módszereket alkalmaztak.Például a Missouri-Columbia Egyetem asztrofizikusai a SMACS J0723 hatalmas galaxishalmaz által létrehozott gravitációs lencsehatást használták. Egy masszív tárgy torzítja a fény mozgását, felnagyítja a távoli tárgyakat, akárcsak egy normál optikai teleszkóp lencséje. Ezzel a módszerrel a tudósok 88 galaxisjelöltet találtak, amelyek vöröseltolódása legalább 11. A kutatók szerint némelyikük vöröseltolódása akár 20 is lehet.
Más tudósok különféle képeket elemeztekaz égbolt azon területei, ahol nem használták a gravitációs lencsék hatását. Ezek a képek a Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) tanulmány részét képezik, amely a teleszkóp közeli infravörös kamerája (NIRCam) által az égbolt 10 különböző régiójának képeiből áll.
Megerősíteni az igazi kor távoliAz objektumok spektroszkópiai elemzést igényelnek, amely a tárgyból származó fényt spektrumra osztja. Ehhez a tudósok a James Webb teleszkóp közeli infravörös spektrográfját (NIRSpec), valamint az Űrteleszkóp közép-infravörös műszerét (MIRI) fogják használni.
A gravitációs lencsék hatása a SMACS J0723 klaszter képén. Kép: NASA, ESA, CSA és STScI
Что такое красное смещение?
A korai univerzum tanulmányozásában a főA tudósok által használt mutató a vöröseltolódás. Segít megérteni, milyen gyorsan távolodik el tőlünk egy tárgy. Ahogy a gőzmozdony vagy hajó jelzése halkabban szól, ahogy távolodnak a megfigyelőtől, úgy a távolodó objektum fényhulláma is megváltozik.
Az univerzum folyamatosan tágul, ami azt jelentitávoli galaxisok távolodnak a Földtől. Vöröseltolódáskor a távolodó tárgy elektromágneses sugárzása megnöveli annak hullámhosszát. Ez azt jelenti, hogy a spektrum minden részlete a vörös tartomány felé tolódik el.
Minél távolabb van a galaxis, annál korábban látjuk ésannál jobban megnyúlt a fénye az Univerzum tágulása miatt. Ennek eredményeként a forró fiatal csillagok kék és ultraibolya fénye 13,5 milliárd évvel később infravörösnek tűnik számunkra.
A James Webb teleszkóp érzékeny műszerekkel van felszerelve, amelyek az infravörös tartomány különböző részein észlelik a sugárzást, és ezért képesek rögzíteni a korai univerzum sugárzását.
Piros és kék váltás. Kép: Aleš Tošovský, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons
Miért lehetnek rosszak az első eredmények?
Az előtanulmányok azon alapulnakegyedi megfigyelések, és pontatlanok lehetnek. Például a poros csillagképző galaxisok, amelyek több milliárd évvel az Ősrobbanás után léteztek, rekordot jelentő távoli galaxisoknak álcázhatják magukat. Ráadásul a galaxisok által kibocsátott fényt más objektumok torzíthatják.
Például az alapján, hogy milyen pirosa CEERS-DSFG-1 galaxis megjelenik a James Webb felvételein, a csillagászok 17-ről 18-ra határozták meg a vöröseltolódást. Ez azt jelenti, hogy 220 millió évvel az Ősrobbanás után látjuk. A japán csillagászok azonban a NOEMA szubmilliméteres távcsövet használták, hogy megtalálták ugyanazt a galaxist, és kimutatták, hogy hatalmas mennyiségű port tartalmaz.
A por rövidebb és kékebb hullámhosszakat nyel elcsillagfény, hosszabbat és vörösebbet enged be. Ez azt jelenti, hogy a Földről vizuálisan megfigyelve egy ilyen galaxis vörösebbnek tűnik. Miután a megfigyelési eredményeket a por hatásának figyelembevételével módosították, a tudósok kimutatták, hogy a valódi vöröseltolódás csak körülbelül 5. Ez azt jelenti, hogy a galaxis 1,3 milliárd évvel az Ősrobbanás után látható.
Galaxy CEERS-DSFG-1 a távcső képén"James Webb" a NOEMA megfigyeléseivel, amelyek kontúrvonalakként vannak rárakva. A jobb oldalon látható, hogyan néz ki a jelölt különböző szűrőkön keresztül: rövidebb hullámhosszúságú szűrőkben nem jelenik meg, vörösebb szűrőkben viszont jobban láthatóvá válik. Kép: J. Zavala et al.
A kutatók hasonló eredményekre jutottaka CEERS-1749 jelölt galaxis tanulmányozása. Felfedezésüket Schrödinger-galaxisnak nevezték. A helyzet az, hogy a vöröseltolódás értéke lehet 5 vagy 17. Ha egy különálló távoli galaxisról beszélünk, akkor ez az egyik legtávolabbi ismert hasonló rendszer, és ha egy halmaz része, akkor ismét egymilliárd évvel az ősrobbanás után beszélünk. Új kutatások után minden kiderül.
Függetlenül attól, hogy megerősítették-ebejelentett rekordok, az új felfedezések jelentősen hozzájárulnak a korai Univerzum fejlődési folyamatainak megértéséhez. Még a "közeli" távoli galaxisok is, amelyek vöröseltolódása körülbelül 5, új adatokat nyitnak meg.
A csillagközi por a ciklus melléktermékea csillagok születése és halála. A vöröseltolódás befolyásolásához sok ilyen pornak kell lennie. Ez pedig azt jelenti, hogy az ilyen galaxisokban rendkívül intenzív csillagkeletkezésnek kell végbemennie. Korábban a tudósok nem tudtak ilyen folyamatokról.
Az Univerzum életének különböző időszakaiból származó távoli galaxisok nagy száma segít megérteni, hogyan jöttek létre és fejlődtek ki az első csillagrendszerek.
Olvass tovább:
"James Webb" küldött egy fotót két hatalmas galaxis ütközéséről
A „haszontalan” baktériumok a Földön életet biztosítanak a Mars telepeseinek
A kínai piramison az "ősök királyának" portréját találták. Több mint 4000 évvel ezelőtt uralkodott