Wczesne galaktyki powstałe wkrótce po Wielkim Wybuchu powodują dramat: Krótkofalówka: NPR

Od chwili wystrzelenia Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba przesłał szczegółowe zdjęcia i szczegóły Widma Z galaktyk, gdy Wszechświat miał zaledwie 900 milionów lat.

NASA, ESA, Kanadyjska Agencja Kosmiczna, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Uniwersytet Nagoya), Jorrit Mathie (ETH Zurich), Christina Ehlers (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari McKenzie (ETH Zurich)

Ukryj podpis

Przełącz podpis

NASA, ESA, Kanadyjska Agencja Kosmiczna, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Uniwersytet Nagoya), Jorrit Mathie (ETH Zurich), Christina Ehlers (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari McKenzie (ETH Zurich)

Od chwili wystrzelenia Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba przesłał szczegółowe zdjęcia i szczegóły Widma Z galaktyk, gdy Wszechświat miał zaledwie 900 milionów lat.

NASA, ESA, Kanadyjska Agencja Kosmiczna, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Uniwersytet Nagoya), Jorrit Mathie (ETH Zurich), Christina Ehlers (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari McKenzie (ETH Zurich)

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to najpotężniejszy teleskop, jaki kiedykolwiek wysłano w przestrzeń kosmiczną. Pomaga w ten sposób zapoczątkować nową erę astrofizyki. Astronomowie mogą teraz badać galaktyki dalej i starsze niż kiedykolwiek wcześniej.

„Gdybym był paleontologiem, kopałbym coraz głębiej, aby znaleźć najstarsze kości” – mówi. „W astronomii przyglądamy się naszej historii”. Jorge Moreno, profesor astronomii w Pomona College. „Musimy cofnąć się w czasie, ale nie mamy wehikułu czasu. Patrzymy więc na naprawdę duże odległości”.

Badając głęboką i odległą historię wszechświata, naukowcy byli zszokowani odkryciem, że galaktyki pojawiły się w naszej kosmicznej historii znacznie wcześniej, niż się spodziewali.

To galaktyczny spór, który zarówno ekscytuje, jak i zdumiewa astronomów na całym świecie.

Co więc jest takiego w tych galaktykach, że interesuje astronomów? JWST nie tylko wykrywa powstające galaktyki 200-500 milionów lat temu Po Wielkim Wybuchu, ale oni też Większy I Jaśniejszy Czego spodziewali się astronomowie.

Użyj światła, aby spojrzeć w przeszłość

Najdalsze galaktyki widziane przez teleskop są jednocześnie jednymi z najstarszych w naszym wszechświecie. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba może je zobaczyć, ponieważ wychwytuje emitowane przez nie słabe światło.

Zanim światło z tych odległych rejonów Wszechświata dociera do teleskopu, znajduje się już w zakresie podczerwieni i nie jest już widoczne gołym okiem. Światło widzialne dla człowieka stanowi jedynie niewielką część całkowitego zakresu światła występującego na powierzchni Ziemi Pole elektromagnetyczne.

Kosmiczne przesunięcie ku czerwieni to proces, w wyniku którego długości fali światła ulegają wydłużeniu podczas podróży przez rozszerzający się wszechświat.

NASA i A. Pole (STScI)

Ukryj podpis

Przełącz podpis

NASA i A. Pole (STScI)

Kosmiczne przesunięcie ku czerwieni to proces, w wyniku którego długości fali światła ulegają wydłużeniu podczas podróży przez rozszerzający się wszechświat.

NASA i A. Pole (STScI)

Światło to musiało podróżować długo, zanim dotarło do teleskopu. Dla porównania, światło potrzebuje około ośmiu minut, aby dotrzeć ze słońca do oka. Światło z Proxima Centauri, najbliższej gwiazdy sąsiadującej ze Słońcem, potrzebuje nieco ponad czterech lat, aby dotrzeć do nas tutaj, na Ziemi.

Spotykanie nastolatka w oczekiwaniu na przedszkole

Światło jest mieczem obosiecznym w kontekście tych galaktyk. To właśnie pozwala nam badać galaktyki. Ale kryje się za tym znacznie więcej, niż oczekiwali astronomowie.

Jasność galaktyki można powiązać z jej masą, ponieważ światło galaktyki pochodzi od gwiazd. Zakładając daną średnią jasność i masę gwiazdy, można w przybliżeniu oszacować masę galaktyki.

Jednak większość modelowania, które astronomowie wykonali do tej pory, doprowadziła ich do przekonania, że ​​galaktykom nie wystarczyło czasu na uzyskanie tak dużej masy w tak krótkim czasie.

„To tak, jakbyś poszedł do przedszkola i zobaczył nastolatka” – mówi Moreno.

Jednak Moreno twierdzi, że założenie, że jasność równa się masie, nie zawsze jest dokładne. Na przykład w centrum tych wczesnych galaktyk może znajdować się aktywna supermasywna czarna dziura Jasne tabletki akumulatorowe Albo wysokoenergetyczne dżety, które sprawiają, że galaktyki wydają się sztucznie masywne. Lub, jeśli w galaktykach występuje gorący pył – który wydaje się bardzo jasny w zakresie fal podczerwonych zarejestrowanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba – powoduje to również, że galaktyki wydają się masywniejsze, niż są w rzeczywistości.

Kiedy młode galaktyki są stare jak na swój wiek

Większość galaktyk dzieli się na dwa typy: galaktyki spiralne, które mają kształt dysku i mają ramiona złożone z pyłu i gazu; I eliptyczne kształty, które są jak kule miękkiego światła.

Do tej pory naukowcy uważali, że jakiekolwiek galaktyki z tego stosunkowo wczesnego okresu w historii Wszechświata byłyby zbyt małe, aby można je było jeszcze wprowadzić do układu podwójnego. Zamiast tego astronomowie sądzili, że galaktyki będą plamami. Jednak Moreno i inni podobni mu astronomowie są teraz podekscytowani badaniem czegoś, co wydaje się być wysoce zorganizowanymi galaktykami.

„Niektóre z nich są bardzo podobne do galaktyk we wszechświecie lokalnym” – mówi. „Wygląda na to, że mają dodatkową strukturę, a może nawet ramiona spiralne. Nie tego się spodziewaliśmy”.

Wysoki poziom struktury i jasności tych galaktyk skłania niektórych astrofizyków do kwestionowania wieku Wszechświata.

Wszechświat nie wydaje się być ani jednego dnia starszy niż 13,8 miliarda lat

surowo.

Próbując wyjaśnić szokująco jasne, wysoce uporządkowane – i być może bardzo masywne – galaktyki, które istniały tak wcześnie na osi czasu wszechświata, niektórzy badacze postawili hipotezę, że wszechświat jest mniej więcej dwa razy starszy niż wcześniej sądzono. Przesuwają wiek Wszechświata z 13,8 miliarda lat do około 26,7 miliarda lat.

Artykuł opublikowany na początku tego roku w czasopiśmie Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznegoy Doszedłem do tego wniosku po połączeniu dwóch modeli wszechświata. Jednym z nich jest ogólnie przyjęty model ekspansji wszechświata. Model ten pokazuje, że w miarę rozszerzania się Wszechświata światło galaktyk musi podróżować dalej, przesuwając się w ten sposób z widma światła niebieskiego do widma światła bardziej czerwonego. Drugi model, z którym był łączony, został zdemaskowany. Nazywa się to modelem zmęczonego światła i twierdzi, że światło przemieszczające się przez wszechświat staje się bardziej czerwone, ponieważ „męczy się” lub traci energię.

Moreno twierdzi, że choć jego zdaniem łączenie modeli jest mądrym rozwiązaniem, nie jest ono poparte dowodami naukowymi.

„Myślę, że w nauce, jeśli masz już prostszy model, powinieneś się go trzymać, chyba że masz niezwykłe dowody, aby zrobić inaczej”.

Moreno ostrzega również ludzi, aby nie pochopnie zakładali, że wszechświat jest dwa razy starszy, niż wcześniej sądzono. Gdyby to była prawda, naukowcy byliby w stanie to udowodnić, bezpośrednio obserwując gwiazdy i galaktyki starsze niż 13,8 miliarda lat, czyli obecnie przyjęty wiek Wszechświata.

Nie znaleziono takich dowodów.

Zatrzymujemy się, aby zapoznać się ze starożytną węgierską mądrością

NASA codziennie otrzymuje więcej danych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, a wraz z dodatkowymi danymi pojawia się potencjał dla nowych rozwiązań.

Jednak dla Moreno ważne jest również poświęcenie chwili na refleksję nad wnioskami, do których dochodzimy na podstawie obserwacji.

To samo odnosi się do wniosków wyciągniętych z tych galaktyk, co zauważa Moreno, gdy przechodzą one przez okresy naprzemiennej jasności i ciemności. „Myślę, że tego powinniśmy się od nich nauczyć – że ważne jest, aby mieć chwile, kiedy jesteśmy naprawdę podekscytowani odkrywaniem nowych rzeczy. Są jednak chwile, kiedy musimy się uspokoić, zrobić sobie przerwę i naprawdę jasno i jasno przemyśleć wszystko . Powoli.”

Ten odcinek został wyprodukowany przez Rachel Carlson. Pod redakcją Rebeki Ramirez i Pearly McCoy. Anil Oza zweryfikował fakty. Josh Newell był inżynierem dźwięku. Specjalne podziękowania dla Jamesa Davenporta.

Pytania lub nieporozumienia? Napisz do nas na adres [email protected].