Webb erken evrenin devini ortaya çıkarıyor

İlk gökadalardan birinin ayrıntılı görüntüleri, erken evrendeki büyümenin ilk düşünülenden çok daha hızlı olduğunu gösteriyor.

Gökbilimciler şu anda erken evrenin gizemlerinin çoğunu araştıran verimli bir keşif döneminin tadını çıkarıyorlar.

NASA'nın Hubble Uzay Teleskobu'nun halefi olan James Webb Uzay Teleskobu'nun (JWST) başarıyla fırlatılması, görebildiklerimizin sınırlarını zorladı.

Gözlemler artık evrenin şimdiki yaşının yüzde beşinden daha az olduğu Büyük Patlama'dan sonraki ilk 500 milyon yıla giriyor. İnsanlar için bu sefer evren kesin olarak yürümeye başlayan çocuk aşamasına geçecek.

Bununla birlikte, gözlemlediğimiz galaksiler kesinlikle çocukça değil; çünkü yeni gözlemler, daha önce beklenenden daha büyük kütleli ve olgun galaksileri ortaya çıkararak galaksi oluşumu ve evrimi hakkındaki anlayışımızı yeniden yazmaya yardımcı oluyor.

Uluslararası araştırma ekibimiz yakın zamanda bilinen en eski gökadalardan biri olan Gz9p3'ün benzeri görülmemiş ayrıntılı gözlemlerini gerçekleştirdi. Doğa astronomisi.

Adı nereden geliyor Cam işbirliği (uluslararası araştırma ekibimizin adı) ve galaksinin z=9,3 kırmızıya kayması olduğu gerçeği; burada kırmızıya kayma, bir nesneye olan mesafeyi tanımlamanın bir yoludur – dolayısıyla G ve z9p3.

Gz9p3, evrenin ilk 500 milyon yılında bilinen en parlak birleşik gökada (James Webb Uzay Teleskobu tarafından gözlemlenmiştir). Sol: Canlı görüntülemede merkezi bölgede çift çekirdek görülüyor. Sağda: Hafif kesit özellikleri, gökadaların birleşmesinden kaynaklanan uzun, topak topak bir yapıyı ortaya çıkarıyor. Kredi bilgileri: NASA

Sadece iki yıl önce Gz9p3 tek bir ışık noktası olarak ortaya çıktı. Hubble uzay teleskobu. Ama kullanarak James Webb Uzay Teleskobu Bu cismi 510 milyon yıl sonraki haliyle gözlemleyebiliyoruz büyük patlamayaklaşık 13 milyar yıl önce.

Gz9p3'ün bu kadar genç bir evren için beklenenden daha büyük ve olgun olduğunu ve gerçekten de birkaç milyar yıldız içerdiğini bulduk.

O zamandan bu yana doğrulanan en büyük kütleli nesneydi ve erken evrende keşfedilen diğer galaksilerden on kat daha büyük olduğu hesaplandı.

Bu sonuçlar, galaksinin bu boyuta ulaşması için yıldızların başlangıçta düşündüğümüzden daha hızlı ve daha verimli bir şekilde evrimleşmiş olması gerektiğini gösteriyor.

Erken evrendeki en uzak galaksilerin birleşmesi

Gz9p3 sadece devasa olmakla kalmıyor, aynı zamanda karmaşık şekli de onu şimdiye kadar görülen en eski gökada birleşmelerinden biri olarak tanımlıyor.

Galaksinin JWST görüntülemesi, tipik olarak etkileşim halindeki iki galaksiyle ilişkilendirilen bir morfolojiyi göstermektedir. Birleşme henüz tamamlanmadı çünkü hâlâ iki bileşen görüyoruz.

İki büyük cisim bu şekilde bir araya geldiğinde, süreçteki bazı maddelerden kurtulurlar. Yani bu atılan materyal, gözlemlediğimiz şeyin bugüne kadarki en uzak birleşmelerden biri olduğunu gösteriyor.

Türünün şimdiye kadar uzaya fırlatılmış en büyük ve en güçlü aracı olan James Webb Teleskobu, evrenin en eski görüntülerinden bazılarını oluşturmak için 18 altıgen aynadan oluşan ve altın bir katmanla kaplanmış 6,5 ​​metrelik bir birincil ayna kullanıyor. Resim kredisi: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

Daha sonra çalışmamız, birleşen galaksileri oluşturan yıldız kümelerini karakterize etmek için daha derinlere indi. JWST'yi kullanarak incelemeyi başardık Galaksi spektrumuışığı bir prizmanın beyaz ışığı gökkuşağına bölmesiyle aynı şekilde böler.

Yalnızca görüntüleme kullanıldığında, bu çok uzak nesnelerle ilgili çoğu çalışma yalnızca çok genç yıldızları gösterir çünkü genç yıldızlar daha parlaktır ve dolayısıyla onların ışığı görüntüleme verilerine hakimdir.

Örneğin, galaktik birleşme sonucu oluşan, yaşı birkaç milyon yıldan daha az olan parlak genç nüfus, halihazırda 100 milyon yıldan daha yaşlı olan yaşlı nüfusu geride bırakıyor.

kullanarak Spektral analiz tekniği O kadar detaylı gözlemler üretebiliyoruz ki, iki grup birbirinden ayırt edilebiliyor.

Erken evrenin yeni modelleri

Erken yıldızların bu kozmik zamana kadar yeteri kadar yaşlı oluştuğu göz önüne alındığında, bu kadar büyük bir yaşlı popülasyon beklenemezdi. Spektroskopi o kadar ayrıntılı ki, eski yıldızların, düşündüğünüzden daha fazlasının olduğunu bize söyleyen ince özelliklerini görebiliyoruz.

Spektrumda tespit edilen belirli elementler (silisyum, karbon ve demir dahil), galaksiyi bol miktarda kimyasalla zenginleştirmek için bu yaşlı popülasyonun mevcut olması gerektiğini ortaya koyuyor.

Şaşırtıcı olan sadece galaksilerin büyüklüğü değil, aynı zamanda kimyasal olarak olgun hale gelme hızlarıdır.

Bu gözlemler, Büyük Patlama'nın hemen ardından devam eden galaksi birleşmeleriyle bağlantılı olarak yıldızların ve metallerin hızlı ve etkili bir şekilde birikmesine dair kanıtlar sağlıyor ve milyarlarca yıldız içeren devasa galaksilerin beklenenden daha önce var olduğunu gösteriyor.

Gözlemler, Büyük Patlama'nın hemen ardından yıldızların ve metallerin hızlı ve etkili bir şekilde biriktiğine dair kanıtlar sağlıyor. İmaj kredisi: NASA, ESA, Jennifer Lutz (STScI), Matt Mountain (STScI), Anton M. Koikimore (STScI), HFF Takımı (STScI)

İzole galaksiler yıldız popülasyonlarını oluşturur Sitede Ancak sınırlı gaz kaynakları nedeniyle bu, galaksilerin büyümesinin yavaş bir yolu olabilir.

Galaksiler arasındaki etkileşimler, hızlı yıldız oluşumu için gereken yakıtı sağlayan yeni saf gaz akışlarını çekebilir ve birleşmeler, kütle birikimi ve büyüme için daha hızlı bir kanal sağlar.

Modern evrenimizdeki en büyük galaksilerin, bizim galaksimiz de dahil olmak üzere, birleşme geçmişi vardır. Samanyolu Daha küçük galaksilerle ardı ardına birleşmeler sonucu bugünkü boyutuna ulaşmıştır.

Gz9p3'ün bu gözlemleri, galaksilerin erken Evren'de birleşmeler yoluyla hızlı bir şekilde kütle biriktirebildiklerini ve yıldız oluşum verimliliğinin beklediğimizden daha yüksek olduğunu gösteriyor.

James Webb Uzay Teleskobu kullanılarak yapılan bu ve diğer gözlemler, astrofizikçileri evrenin ilk yıllarına ilişkin modellerini gözden geçirmeye sevk ediyor.

Kozmolojimiz mutlaka yanlış değil ama galaksilerin ne kadar hızlı oluştuğuna dair anlayışımız yanlış olabilir çünkü onlar mümkün olduğunu düşündüğümüzden çok daha büyükler.

Bu yeni bulgular, James Webb Uzay Teleskobu ile yapılan bilimsel gözlemlerin iki yıllık sınırına yaklaştığımız şu dönemde iyi bir zamanda ortaya çıkıyor.

Gözlemlenen galaksilerin toplam sayısı arttıkça, erken evreni inceleyen gökbilimciler, keşif aşamasından yeni modeller oluşturmaya ve geliştirmeye yetecek kadar büyük örneklere sahip olduğumuz bir döneme doğru ilerliyorlar.

Erken evrenin sırlarını anlamak için bundan daha heyecan verici bir zaman olmamıştı.

Referans: Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones tarafından yazılan “Büyük Patlama'dan 510 milyon yıl sonra etkileşim halindeki devasa bir galaksi”. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella ve Benedetta Vulcani, 7 Mart 2024, Doğa astronomisi.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7

Çalışma, Profesör Michael Trinity ve Benjamin Mitha'nın da aralarında bulunduğu bir ekiple Dr. Kate Boyett tarafından yürütüldü. Niccolò Dalmaso Ayrıca Melbourne Üniversitesi'nden ve 3 Boyutta Tüm Gökyüzü Astrofiziği için ARC Mükemmeliyet Merkezi (ASTRO 3D). Uluslararası araştırma ekibi oluşturuldu Avustralya, Tayland, İtalya, ABD, Japonya, Danimarka ve Çin'deki 19 kurumdan 27 yazar.