Astronomowie znajdują najdalszą galaktykę za pomocą teleskopu kosmicznego Jamesa Webba

30 maja 2024

Ten artykuł został sprawdzony zgodnie z procesem redakcyjnym Science X i zasadami opublikowanymi na stronie. Redaktorzy zwrócili uwagę na następujące aspekty, aby zagwarantować wiarygodność zawartości:

• sprawdzenie faktów
• preprint
• zaufane źródło
• skorygowane

przez Petera Edmondsa, Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian

Międzynarodowy zespół astronomów ogłosił dziś odkrycie dwóch najwcześniejszych i najdalszych galaktyk, jakie kiedykolwiek widziano, które powstały zaledwie 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Wyniki uzyskane za pomocą Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST) NASA stanowią istotny kamień milowy w badaniu wczesnego wszechświata.

Odkrycia zostały dokonane przez zespół JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Daniel Eisenstein z Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian (CfA) jest jednym z liderów zespołu JADES i głównym badaczem programu obserwacyjnego, który ujawnił te galaktyki. Ben Johnson i Phillip Cargile, obaj naukowcy z CfA, oraz Zihao Wu, doktorant Harvardu w CfA, również odegrali ważne role.

Ze względu na ekspansję wszechświata, światło z odległych galaktyk rozciąga się do większych długości fal podczas swojej podróży. Efekt ten jest tak ekstremalny dla tych dwóch galaktyk, że ich ultrafioletowe światło jest przesunięte do długości fal podczerwieni, które widzi tylko JWST. Ponieważ światło potrzebuje czasu, aby podróżować, bardziej odległe galaktyki widzimy również, jak wyglądały wcześniej w czasie.

Te dwie rekordowe galaktyki nazywają się JADES-GS-z14-0 i JADES-GS-z14-1, przy czym pierwsza jest bardziej odległa. Oprócz tego, że jest nowym rekordzistą pod względem odległości, JADES-GS-z14-0 jest wyjątkowa ze względu na swoją wielkość i jasność.

'Wielkość galaktyki jasno dowodzi, że większość światła jest wytwarzana przez duże ilości młodych gwiazd', powiedział Eisenstein, profesor Harvardu i przewodniczący wydziału astronomii, 'a nie przez materiał opadający na supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki, która wydawałaby się znacznie mniejsza.'

Połączenie ekstremalnej jasności i faktu, że młode gwiazdy zasilają tę wysoką luminację, sprawia, że JADES-GS-z14-0 to najbardziej uderzający dowód dotąd znaleziony na szybkie formowanie się dużych, masywnych galaktyk na początku wszechświata.

'JADES-GS-z14-0 staje się teraz archetypem tego zjawiska', mówi dr Stefano Carniani z Scuola Normale Superiore w Pizie, główny autor artykułu odkrywczego. 'To zadziwiające, że wszechświat może stworzyć taką galaktykę w zaledwie 300 milionów lat.'

Dowody na zaskakująco aktywne wczesne galaktyki pojawiły się już na pierwszych obrazach z JWST i gromadzą się w ciągu pierwszych dwóch lat misji. Ten trend jest sprzeczny z oczekiwaniami, które większość astronomów miała przed rozpoczęciem misji JWST, dotyczącymi teorii o powstawaniu galaktyk.

JADES-GS-z14-0 było zagadką dla zespołu JADES, gdy zauważono go ponad rok temu, ponieważ wydawało się być wystarczająco blisko galaktyki pierwszoplanowej, aby zespół nie mógł być pewien, czy nie są sąsiadkami. Jednak w październiku 2023 roku, zespół JADES przeprowadził jeszcze głębsze obrazowanie - pięć pełnych dni z kamerą bliskiego podczerwienia JWST na tylko jednym polu - i użył filtrów zaprojektowanych do lepszego izolowania najwcześniejszych galaktyk.

'Nie mogliśmy znaleźć żadnego przekonującego wyjaśnienia, że ta galaktyka jest po prostu sąsiadem bardziej pobliskiej galaktyki', mówi dr Kevin Hainline, profesor badawczy na University of Arizona.

Galaktyka znajduje się na polu, gdzie Instrument podczerwieni średniej JWST przeprowadził ultra-głęboką obserwację. Jego jasność w zakresie podczerwieni średniej jest oznaką emisji z atomów wodoru a nawet tlenu we wczesnym wszechświecie.

'Mimo że jest tak młoda, galaktyka już ciężko pracuje nad tworzeniem elementów znanych nam na Ziemi', powiedział Zihao Wu, współautor drugiego artykułu na ten temat, którego głównym autorem jest Jakob Helton, student na University of Arizona.

Zachęcony zespół uzyskał spektrum każdej galaktyki i potwierdził swoje nadzieje, że JADES-GS-z14-0 jest rzeczywiście rekordową galaktyką, a cichszy kandydat, JADES-GS-z14-1, jest prawie tak samo odległy.

Trzeci artykuł, pod kierunkiem Branta Robertsona, profesora na University of California-Santa Cruz, i Bena Johnsona, bada ewolucję tej wczesnej populacji galaktyk.

'Ten niesamowity obiekt pokazuje, że formowanie galaktyk we wczesnym wszechświecie jest bardzo szybkie i intensywne', powiedział Johnson, 'a JWST pozwoli nam znaleźć więcej takich galaktyk, być może gdy wszechświat był jeszcze młodszy. To wspaniała okazja do badania, jak zaczynają się galaktyki.'

Wszystkie trzy artykuły są obecnie dostępne na serwerze preprintów arXiv.

Więcej informacji: Blask kosmicznego świtu: spektroskopowe potwierdzenie dwóch jasnych galaktyk na z∼14, arXiv:2405.18485 [astro-ph.GA]

JWST/MIRI photometric detection at 7.7 μm of the stellar continuum and nebular emission in a galaxy at z>14, arXiv:2405.18462 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2405.18462

Journal information: arXiv

Provided by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics