Oszałamiający obraz Wszechświata w głębokiej podczerwieni uchwycony przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ujawnił 42 nowe obiektywne obrazy galaktyk i ujawnił bezprecedensową głębię kształtu soczewki, która może ostatecznie pomóc nam dostrzec pierwsze galaktyki.
ujawnianie się Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba Głęboki obraz prezydenta USA Joe Bidena w specjalnej prezentacji Wydarzenie w Białym Domu Kto został zatrzymany 11 lipca, był ściśle strzeżoną tajemnicą. Zespoły astronomów ścigały się, aby jako pierwsze je przeanalizować, a trzy nowe artykuły badawcze zostały przesłane na serwer preprintów społeczności w ciągu tygodnia od opublikowania obrazu.
„Szczerze mówiąc, trochę się zdenerwowaliśmy!” Brenda Fry, astronom z Steward Observatory na Uniwersytecie Arizony i współautorka jednego z artykułów, powiedziała Space.com. „Zwykle mamy roczne lub dwuletnie ostrzeżenie, ale nikt go nie widział [this release] Nadchodzi o tej porze.”
Galeria: Pierwsze obrazy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba
Związane z: Jak działa Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba?
The galaktyka Gromada SMACS J0723.3-7327, znana w skrócie jako SMACS J0723, należy do grupy gromad galaktyk sfotografowanych przez Webba do różnych przeglądów soczewkowania grawitacyjnego. Co więcej, powiedział Frye, w SMACS J0723 nie było nic wyjątkowego – aż do teraz.
Pięknie dobrane [to be one of the first images] Ponieważ był to stosunkowo nieznany cel”.
soczewka grawitacyjna Zjawisko, w którym grawitacja bardzo masywnego obiektu powoduje, że przestrzeń wygina się w kształt podobny do soczewki optycznej, zniekształcając światło z tego, co znajduje się za soczewką i wzmacniając je w jasności. Gromady galaktyczne są szczególnie skutecznymi soczewkami, ponieważ zawierają ogromną ilość masy (w przypadku SMACS J0723 około 100 bilionów mas Słońca) w stosunkowo zwartej objętości o średnicy około 3 do 5 milionów lat świetlnych. .
Poprzednie ankiety przeprowadzone przez Kosmiczny teleskop Hubble i na emeryturze Obserwatorium Kosmiczne Herschela Znaleźli kilka soczewkowych obrazów galaktyk tła podczas obserwacji SMACS J0723. Ale Webb przenosi badania na zupełnie nowy poziom.
Zespół Frye’a, kierowany przez absolwenta Massimo Pascala z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, odkrył 42 nowe zdjęcia soczewkowe w tle nowego zdjęcia głębokiego pola. Soczewki grawitacyjne mogą tworzyć wiele obrazów tej samej galaktyki, więc te 42 obrazy reprezentują 19 pojedynczych galaktyk. Inny zespół kierowany przez Gabriela Caminha z Instytutu Astrofizyki im. Maxa Plancka w Niemczech naliczył 27 zdjęć z nowym obiektywem.
Niezależnie od wyniku końcowego, te soczewkowe obrazy pozwalają naukowcom dopracować mapę widoczności i widoczności materii ciemny – Ukazuje się w serii SMACS J0723, projektując w ten sposób kształt soczewki. Jeden z nowych artykułów badawczych, autorstwa zespołu kierowanego przez Guillaume Mahler z Durham University, stwierdza, że większość masy jest skoncentrowana w najjaśniejszej i najbardziej masywnej galaktyce w gromadzie.
„Nasze modele nie tylko opisują masę, ale możemy również wykorzystać je do opisania powiększenia tych soczewkowych obrazów” – powiedział Pascal Space.com.
Obecnie najdalszą potwierdzoną galaktyką jest odległy obiekt znany jako GN-z11który ma przesunięcie ku czerwieni 11,09, co oznacza, że widzimy go tak, jak był 13,4 miliarda lat temu, czyli zaledwie 400 milionów lat później wielka eksplozja. („Przesunięcie ku czerwieni” odnosi się do rozciągania światła na długość fali, które występuje, gdy wszechświat jest rozciągnięty między odległym obiektem a widzem. Im wyższy współczynnik przesunięcia ku czerwieni, tym bardziej odległe źródło światła.)
Najbardziej odległym kandydatem jest HD1, który został wykryty przy przesunięciu ku czerwieni wynoszącym 13, wydaje się nam podobny do zaledwie 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu. a ostatnio Wczesne wyniki z sieci Zidentyfikował inną kandydatkę na galaktykę z przesunięciem ku czerwieni 13, zwaną GLASS-z11. Jednak astronomowie nie potwierdzili przesunięcia ku czerwieni ani HD1 ani GLASS-z11.
Oczekuje się, że Webb pobije oba te rekordy przesunięcia ku czerwieni, chociaż nie ustalono jeszcze, czy którakolwiek z soczewkowanych galaktyk widzianych w SMACS J0723 jest dalej od Gn-z11 lub HD1. Pascal i Frey są zainteresowani odwzorowaniem zjawiska zwanego „krzywą krytyczną”, ponieważ to wzdłuż tych krzywych soczewka grawitacyjna wykorzystuje największą siłę powiększającą i gdzie astronomowie mają największą szansę na zobaczenie Pierwsze galaktyki.
„Typowe powiększenie w gromadzie soczewek jest bliskie 10-krotnemu, co nie wystarcza, aby zobaczyć pierwsze galaktyki” – powiedział Frey. „Ale jeśli spojrzymy w pobliżu krzywej krytycznej, tam rzeczy są powiększane setki, a nawet tysiące razy”.
Pomyśl o krzywej krytycznej jak o liniach konturowych na mapie topograficznej powierzchni Ziemia. Im bardziej te linie konturowe są ze sobą zgrupowane, tym wyżej podniesie się dowolny punkt na powierzchni. Podobnie krzywa krytyczna jest tam, gdzie zbiegają się linie konturowe potencjałów grawitacyjnych, a im jest ich więcej, tym większa siła tego potencjału i towarzyszące mu powiększenie. Położenie i kształt obrazów z obiektywem może wskazywać, gdzie znajduje się krzywa krytyczna.
„Ostatecznie chcemy patrzeć bezpośrednio wzdłuż krzywej krytycznej, gdzie powiększenie jest większe i właśnie tam znajdziemy galaktyki o najwyższym przesunięciu ku czerwieni” – powiedział Frey.
Z tego powodu początkowe trio nowych prac Webba na temat głębokiego pola koncentruje się na modelowaniu ilości i rozmieszczenia materii w masie przedniej, a tym samym kształtu soczewki i położenia krzywej krytycznej.
Jednak modelowanie może nam również powiedzieć o historii gromady galaktycznej.
„Odkryliśmy, że ogólna dystrybucja jest nieco dłuższa niż oczekiwano” – powiedział Pascal. „Może to mówi coś o Historia łączenia klastrówi możemy z tego ekstrapolować i dowiedzieć się czegoś o tworzeniu bloku jako całości, co dzieje się w bardzo chaotycznym środowisku, w którym powaga Ze wszystkich tych galaktyk ciągną się nawzajem.”
Bezpośrednim następnym krokiem dla Pascala, zespołu Freya i dwóch pozostałych autorów artykułów jest śledzenie procesu recenzowania, aby zobaczyć te odkrycia opublikowane w czasopismach naukowych. Co więcej, dane z NIRISS (Near Infrared Imager and Slit Spectrophotometer) czekają na analizę i powinny pomóc naukowcom w określeniu przesunięcia spektralnego galaktyk soczewkowatych i zobaczeniu, jak daleko się one znajdują. (Obraz głębokiego pola został uchwycony przez NIRCam, kamerę bliskiej podczerwieni.)
„Zanim Webb go sfilmował, SMACS J0723 nie był gwiazdą serialu” – powiedział Pascal. „Teraz nagle pojawia się na nim arkusz po arkuszu, co naprawdę świadczy o tym, jak potężna jest sieć Webb, ujawniając rzeczy, których wcześniej nie widzieliśmy”.
Wstępną wersję artykułu Pascal and Free można znaleźć tutaj. Pozostałe dwie karty są dostępne tutaj A tutaj.
Obserwuj Keitha Coopera na Twitterze @21stCenturySETI. Podążaj za nami na Twitterze Umieść tweeta i dalej Facebook.
„Podróżujący ninja. Rozrabiaka. Badacz bekonów. Ekspert od ekstremalnych alkoholi. Obrońca zombie.”
