Webb’in yeni fotoğrafları galaktik bir kalabalığın oluşumunu aydınlatıyor

Bir araştırma ekibi, Webb Uzay Teleskobu tarafından yakalanan yeni görüntülere dayanan bir makale yayınlıyor. Görüntüler, erken evrende, bir galaksi kümesinin oluşumunun erken aşamalarını gösterebilecek yoğun bir madde konsantrasyonunu ortaya koyuyor. Mevcut spektrometre sayesinde Webb, daha önce Hubble tarafından görüntülenen galaksilerin çoğunun da kümenin bir parçası olduğunu doğrulayabildi. Hatta var olan en büyük galaksiden yayılan gaz akışını bile takip etti.

spektrum çizimi

Bu iş için ana cihazlar NIRSpec’tir ve yakın kızılötesi spektrometre Bu, Webb Toolkit’in bir parçasıdır. Aracın kendisi oldukça gelişmiş olmasına rağmen, cep telefonunuzun kamerası gibi şeyleri çalıştırmak için önemli ilkeler üzerinde çalışır.

Bu tüketici kameralarında sensörler, görünür spektrumun üç farklı bölgesinin parlaklığını kaydeder: kırmızı, yeşil ve mavi. Elde edilen görüntüler, bu bilgilerin her biri için ayrı bir yoğunluğa sahip görüntünün farklı alanları ile birleştirilmesiyle oluşturulur.

Spektrofotometre, spektrumun sınırlı bir bölgesindeki ışığın yoğunluğunu izleyerek de çalışır. Ana fark, görüntülenen spektrumun bölümlerinin mavi gibi tüm renk aralığından çok daha küçük olmasıdır. Ve bu durumda, renklerin bir parçası değildirler – tüm dalga boyları spektrumun kızılötesi bölgesindedir. Bununla birlikte, tıpkı bir kamera tarafından üretilen RGB görüntüleri gibi, tayfın her bir parçası ya ayrı ayrı analiz edilebilir ya da geniş bir spektrum aralığını içeren bütün bir “renkli” görüntüde birleştirilebilir.

Bir spektrofotometre uzaktaki nesnelere bakmak için neden yararlıdır? Bu çalışma için kritik olan iki yöntem vardır. Birincisi, erken evrenden gelen ışığın, evrenin Dünya’ya seyahat ederken genişlemesi nedeniyle kırmızıya dönmesidir. Ultraviyole gibi dalga boylarına sahip enerjik fotonlar, Webb tarafından kızılötesi fotonlar olarak kaydedilene kadar yavaş yavaş gerilir. Tam olarak ne kadar gerildiğini bilmek bize nesnelere olan mesafeyi söyler ve bunu belirlemek için mevcut dalga boyunu bilmemiz gerekir. Spektrometre bu bilgiyi sağlar.

Spektrometrenin sağladığı ikinci büyük yetenek, hareketli malzemelerin izlenmesidir. Tüm elementler, ışığın yayıldığı bir dizi belirli dalga boyuna sahiptir. Ancak bir gözlemciye göre hareket halindelerse, bu dalga boyu ya kırmızıdır – ya da Doppler etkisi nedeniyle mavidir, dalga boyunu hafifçe değiştirir (bu etki, mesafeden kaynaklanan kırmızıya kaymaya ek olacaktır). Böylece, belirli bir elementin emisyonlarını belirleyerek ve nasıl değiştiklerini görerek, bu atomların hareketini çok uzak mesafelerde bile takip edebiliriz.

Yoğun bir kümede aktif galaksi

Yeni çalışma için Webb, sözde bir kuasar veya aktif galaktik çekirdeğe yönlendirildi. Galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklerin etrafında dönen madde olarak üretilen tüm ışık nedeniyle inanılmaz derecede parlak. Bu durumda, J1652 olarak adlandırılan kuasar, ışığının güçlü bir şekilde kırmızıya dönüştüğünü gösteren çok kırmızı renkte tanımlandı ve bu nedenle onu erken evrende olduğu gibi görecektik.

Webb’in görüntülemesi, J1652’nin kırmızı renginin büyük bir kırmızıya kaymadan kaynaklandığını doğruladı; Kırmızıya kayma z ≈ 3 değerine sahipti, bu da galaksinin 11 milyar yıldan daha önce var olduğu görülüyor. Süper kütleli karadeliklerin yaydığı büyük enerjilerin galaksiden yıldız oluşturan maddeyi fırlatmaya başladığı ve yıldız oluşumuna son verdiği zaman, galaksinin evriminde kritik bir zaman olduğuna inanılıyor.

Spektroskopi verilerinin bir başka çarpıcı sonucu, Hubble görüntülerinde aynı bölgede tespit edilen en az üç diğer nesnenin aynı kırmızıya kaymaya sahip görünmesidir. Bu, onların J1652’ye yakın ek gökadalar oldukları anlamına gelir. Görüntülenen bölgenin tamamının 85.000 ışıkyılı kapsadığı göz önüne alındığında, bu çok yüksek bir gökada yoğunluğunu temsil eder. (Karşılaştırma için, Samanyolu, bu ilk gökadalardan çok daha büyük olmasına rağmen, 100.000 ışıkyılından daha geniştir.)

Webb’in verileri, mesafeleri doğrulamanın yanı sıra, araştırmacıların uygun bir dalga boyunda yayılan iyonize oksijen atomlarını izlemesine izin verdi. Bu verilerde görülen kırmızı ve mavi kaymalar, kuasarın malzemeyi kabaca Dünya’ya doğru ve zıt yönde püskürttüğünü gösteriyor, bu da genellikle kara deliklerden oluşan iki jetle tutarlı. Fırlatılan büyük miktardaki malzeme, kuasar oluşumunun ham maddeyi patlatarak yıldız oluşumuna son verebileceği fikriyle de tutarlıdır.

Ancak araştırmacılar, genel bölgedeki son derece yüksek gökada yoğunluğuyla daha fazla ilgileniyor gibi görünüyor. Araştırmacılar, mevcut madde miktarına dayanarak, karanlık madde miktarını tahmin ettiler ve bunun, evrenin şimdiye kadar hayal ettiğimiz kadar yoğun bir alanı olduğu sonucuna vardılar ve bunun iki farklı maddenin füzyonunun ürünü olduğunu öne sürdüler. . auralar;

arXiv dosyası. Özet numarası: 2210.10074 (arXiv hakkında). Astrofizik Dergi Mektuplarında yayınlanmak üzere.