Tydzień później astronomowie odkryli galaktykę głębiej w czasie

Dane z Kosmicznego Teleskopu Webba trafiły do ​​rąk astronomów dopiero w ciągu ostatnich kilku tygodni, ale czekali na to od lat i wygląda na to, że analizy są na miejscu. Rezultat był jak wyścig w czasie, gdy nowe odkrycia znalazły obiekty, które uformowały się znacznie bliżej Wielkiego Wybuchu, który stworzył nasz wszechświat. zeszły tydzień, Jedno z tych wyszukiwań Galaktyka, która istniała, pojawiła się niecałe 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu. W tym tygodniu nowa analiza ujawniła galaktykę, która pojawiła się zaledwie 233 miliony lat po pojawieniu się wszechświata.

Odkrycie to jest szczęśliwym produktem ubocznym prac mających na celu odpowiedź na bardziej ogólne pytanie: Ile galaktyk powinniśmy się spodziewać w różnych punktach czasowych po Wielkim Wybuchu?

Z powrotem w czasie

Jak informowaliśmy w zeszłym tygodniu, wczesny wszechświat był nieprzezroczysty dla światła o dowolnej długości fali, niosąc więcej energii niż jest to wymagane do jonizacji wodoru. Ta energia znajduje się w ultrafioletowej części widma, ale przesunięcie ku czerwieni spowodowane 13 miliardami lat rozszerzania się Wszechświata przesunęło ten punkt odcięcia do części podczerwonej widma. Aby znaleźć galaktyki z tego okresu, musimy szukać obiektów, które nie są widoczne przy krótszych długościach fal podczerwieni (co oznacza, że ​​światło znajdowało się kiedyś powyżej punktu odcięcia wodoru), ale pojawiają się na falach o niższej energii.

Im głębsza granica między niewidzialnym a widzialnym w podczerwieni, tym silniejsze przesunięcie ku czerwieni i tym dalej znajduje się obiekt. Im dalej znajduje się obiekt, tym bliżej czasu Wielkiego Wybuchu.

Badania tych galaktyk mogą nam powiedzieć coś o ich indywidualnych właściwościach. Jednak identyfikacja dużej grupy wczesnych galaktyk może pomóc nam określić, jak szybko się uformowały i zidentyfikować wszelkie zmiany w dynamice galaktyki, które wystąpiły w określonym czasie w przeszłości Wszechświata. Ta zmiana w czasie częstotliwości widzialnych obiektów nazywana jest „funkcją jasności”, a wykonano pewne prace, aby opisać funkcję jasności wczesnych galaktyk. Jednak fale podczerwone pierwszych galaktyk są pochłaniane przez ziemską atmosferę i dlatego muszą być zobrazowane z kosmosu. Był to jeden z celów projektowych Teleskopu Webba.

Nowa praca skupiła się na badaniu funkcji jasności galaktyk, które powstały niedługo (z punktu widzenia astronomii) po Wielkim Wybuchu. Ale tworząc katalog wczesnych galaktyk, naukowcy odkryli coś, co wydaje się być najstarszą galaktyką, jaką kiedykolwiek sfotografowano.

Wybór pracy

Naukowcy wykorzystali dwa źródła danych, aby zrekonstruować wygląd galaktyk w różnych punktach czasowych. Jeden powstał poprzez analizę prac wykonanych za pomocą teleskopu na podczerwień (ESA widok z teleskopu) i Kosmiczny Teleskop Spitzera, które wykonały zdjęcia galaktyk, które były stosunkowo starsze, kiedy wytwarzały światło, które teraz dociera do Ziemi – około 600 milionów lat lub więcej po Wielkim Wybuchu. Inne wbudowane dane wygenerowane przez Webb, w tym zbiory danych przeanalizowane w artykule Zgłoś nas A teren został sfilmowany w Pierwsze publiczne wydanie wizerunku. We wszystkich przypadkach naukowcy szukali tego samego: rzeczy, które były obecne na dłuższych falach podczerwonych, ale nieobecnych na krótszych.

W sumie zespół zidentyfikował 55 odległych galaktyk, z których 44 nie były wcześniej obserwowane. Trzydzieści dziewięć z nich pochodzi z danych internetowych, a liczba ta obejmuje dwie starożytne galaktyki zidentyfikowane w zeszłym tygodniu. Liczby nie są szczególnie dokładne dla wyższych przesunięć ku czerwieni, ponieważ opierają się tylko na jednej lub dwóch galaktykach. Ale ogólnie rzecz biorąc, trend polega na stopniowym zmniejszaniu widocznych obiektów w ciągu kilkuset milionów lat od Wielkiego Wybuchu, bez ostrych zmian lub cięć.

Ale niesamowite jest to, że istnieją dane dla galaktyki z bardzo dużym przesunięciem ku czerwieni (z = 16,7, dla tych, którzy to rozumieją). Oznacza to mniej niż 250 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Ta odległość zależy częściowo od faktu, że pierwszy filtr długości fali, w którym obiekt wydaje się być tam bardzo nieprzezroczysty, wskazuje, że jest słaby przy długościach fal, na które pozwala filtr. Wskazuje to, że odcięcie światła wywołane wodorem znajduje się w pobliżu krawędzi pasma filtra.

Podobnie jak odległe galaktyki opisane w zeszłym tygodniu, wydaje się, że ma odpowiednik miliarda słońc materii w postaci gwiazd. Naukowcy szacują, że mógł zacząć formować gwiazdy 120 milionów lat po Wielkim Wybuchu, a już na pewno 220 milionów lat temu.

Naukowcy są przekonani, że ta nowa galaktyka jest prawdziwym odkryciem: „Po szeroko zakrojonych badaniach nie możemy obecnie znaleźć żadnego rozsądnego wyjaśnienia tego obiektu, poza nową galaktyką z przesunięciem ku czerwieni”. A dodając drugie, niezależne potwierdzenie poprzednich odkryć galaktyk, znacznie zwiększa nasze zaufanie do tych odkryć. Wszystko to sugeruje, że nowy teleskop spełnia obietnice, przynajmniej jeśli chodzi o wczesne galaktyki.

Wielkim pytaniem jest teraz, co się pojawi, gdy zostaną wycelowane w regiony z wysokimi soczewkami, które mogą przybliżać obiekty do punktu, w którym będziemy mogli zobrazować struktury we wczesnych galaktykach. Prawdopodobnie już to zrobiliśmy, ale będziemy musieli poczekać na pojawienie się opisów w pliku arXiv.

plik arXiv. Numer abstraktu: 2207.12356 (O arXiv).