Varajast universumit uurivad astronoomid on NASA/ESA/CSA abil teinud üllatava avastuse James Webb kosmoseteleskoop. Webbi spektroskoopilised võimalused koos infrapuna tundlikkusega on avastanud tohutute galaktikate parve, mis on moodustumise protsessis äärmiselt punase kvasari ümber. Tulemus avardab meie arusaama sellest, kuidas varajase universumi galaktikad ühinesid tänapäeval nähtavaks kosmiliseks võrguks.
Kõnealune kvasar, SDSS J165202.64+172852.3, on „äärmiselt punane“ kvasar, mis eksisteeris väga varakult. Universum, 11.5 miljardit aastat tagasi. Kvasarid on haruldane, uskumatult helendav aktiivne galaktikatuum (AGN). See kvasar on üks võimsamaid teadaolevaid galaktilisi tuumasid, mida on nähtud sellisel äärmisel kaugusel. Astronoomid olid spekuleerinud, et kvasari äärmuslik emissioon võib põhjustada "galaktilise tuule", tõrjudes vaba gaasi selle peremeesgalaktikast välja ja võib-olla mõjutab see oluliselt tulevikku. täht moodustamine seal.
AGN on kompaktne piirkond galaktika keskel, mis kiirgab piisavalt elektromagnetilist kiirgust, et ületada kõik galaktika tähed. AGN-e, sealhulgas kvasareid, toidab gaas, mis langeb ülimassiiviks must auk nende galaktika keskmes. Tavaliselt kiirgavad nad suurel hulgal valgust kõigil lainepikkustel, kuid see galaktika tuum kuulub ebatavaliselt punasesse klassi. Lisaks punasele värvile on galaktika valgust veelgi punanihke selle tohutu vahemaa tõttu. See muutis Webbi infrapuna lainepikkustel võrreldamatu tundlikkusega ideaalselt sobivaks galaktika üksikasjalikuks uurimiseks.
Gaasi, tolmu ja tähematerjali liikumise uurimiseks galaktikas kasutas meeskond teleskoobi lähiinfrapunaspektrograafi (NIRSpec). See võimas instrument suudab samaaegselt koguda spektreid kogu teleskoobi vaatevälja ulatuses, mitte ainult ühest punktist korraga – seda tehnikat nimetatakse integraalse väljaühiku (IFU) spektroskoopiaks. See võimaldas neil üheaegselt uurida kvasarit, selle galaktika ja laiemas ümbruskonnas.
Spektroskoopia oli kriitilise tähtsusega, et mõista kvasarit ümbritsevate erinevate väljavoolude ja tuulte liikumist. Gaaside liikumine mõjutab valgust, mida nad kiirgavad ja peegeldavad, põhjustades selle punase või sinise nihke proportsionaalselt nende kiiruse ja suunaga. Meeskond suutis seda liikumist ioniseeritud jälgimise abil näha ja iseloomustada hapnik NIRSpec spektrites. IFU vaatlused olid eriti kasulikud, kuna meeskond kasutas täielikult ära võimalust koguda spektreid kvasari enda ümber laialt.
Varasemad uuringud, muu hulgas NASA/ESA Hubble'i kosmoseteleskoop ja Gemini-North teleskoobi lähi-infrapuna-integraalvälja spektromeeter juhtisid tähelepanu kvasari võimsale väljavoolule ning astronoomid olid oletanud, et selle peremeesgalaktika võib ühineda mõne nähtamatu partneriga. Kuid meeskond ei oodanud, et Webbi NIRSpeci andmed näitavad selgelt, et nad ei vaadanud mitte ainult ühte galaktikat, vaid vähemalt kolme selle ümber keerlevat galaktikat. Tänu IFU spektritele laial alal sai kaardistada kogu selle ümbritseva materjali liikumisi, mille tulemusel jõuti järeldusele, et SDSS J165202.64+172852.3 oli tegelikult osa galaktikate moodustumise tihedast sõlmest.
"Sel varasel ajal on teada vähe galaktikate protoparve. Neid on raske leida ja väga vähestel on pärast Suurt Pauku olnud aega moodustada. ütles astronoom Dominika Wylezalek Heidelbergi ülikool Saksamaal, kes selle uuringu juhtis kvasar. "See võib lõpuks aidata meil mõista, kuidas galaktikad tihedas keskkonnas arenevad... See on põnev tulemus."
Kasutades NIRSpeci IFU vaatlusi, suutis meeskond kinnitada sellele kvasarile kolm galaktilist kaaslast ja näidata, kuidas need on ühendatud. Hubble'i andmete arhiivimine vihjab, et neid võib olla veelgi rohkem. Hubble'i laiväljakaamera 3 pildid näitasid kvasarit ja selle galaktikat ümbritsevat ulatuslikku materjali, mis ajendas selle uuringu jaoks valima selle väljavoolu ja mõju selle peremeesgalaktikale. Nüüd kahtlustab meeskond, et nad võisid vaadelda terve galaktikate parve tuuma – alles nüüd selgus Webbi terava pildiga.
"Meie esimene ülevaade andmetest näitas kiiresti selgeid märke suurtest vastasmõjudest naabergalaktikate vahel." jagatud meeskonnaliige Andrey Vayner of Johns Hopkinsi ülikooli USA-s Baltimore'is. "NIRSpeci instrumendi tundlikkus oli kohe ilmne ja mulle oli selge, et oleme infrapunaspektroskoopia uuel ajastul."
Kolm kinnitatud galaktikat tiirlevad üksteise ümber uskumatult suure kiirusega, mis näitab, et massis on palju. Kombineerides sellega, kui tihedalt nad on seda kvasarit ümbritsevasse piirkonda pakitud, usub meeskond, et see on üks kõige tihedamaid teadaolevaid galaktikate tekke piirkondi varases staadiumis. Universum. "Isegi tihe tumeaine sõlm ei ole selle selgitamiseks piisav." Wylezalek ütleb. "Arvame, et näeme piirkonda, kus kaks tohutut tumeaine halot ühinevad."
Wylezaleki meeskonna poolt läbi viidud uuring on osa Webbi varase universumi uurimisest. Oma enneolematu võimega ajas tagasi vaadata, kasutatakse teleskoopi juba praegu selleks, et uurida, kuidas tekkisid ja arenesid esimesed galaktikad ning kuidas mustad augud tekkisid ja mõjutasid universumi struktuuri. Meeskond kavandab selle ootamatu galaktikate protoparve järelvaatlusi ja loodab seda kasutada, et mõista, kui tihedad ja kaootilised galaktikaparved nagu see üks moodustuvad ja kuidas seda mõjutab selle südames olev aktiivne ülimassiivne must auk.
krediit:
ESA/Webb, NASA ja CSA, D. Wylezalek, A. Vayner ja Q3D meeskond
Nende eesmärk on kõigepealt naasta galaktikate tuulte ja kvasari tagasiside juurde. Kvasareid on pikka aega kahtlustatud selle tagasisidemehhanismi tõttu nende peremeesgalaktikate tähtede vähenemise süüdlastena, kuid kindlaid tõendeid nende kahe seose kohta on olnud raske leida. Käesolevad tähelepanekud on vaid esimesed komplektist, mis uurib Webbiga kolme kvasarit, millest igaüks on universumi minevikus erinevatel aegadel.
"Kauge kvasari uskumatult ereda valguse eraldamine palju hämaramast peremehest ja selle kaaslastest on maapinnalt peaaegu võimatu. Galaktiliste tuulte üksikasjade paljastamine, mis võivad anda tagasisidet, on veelgi keerulisem. jagatud meeskonnaliige David Rupke Rhodes College'ist Memphises, USA-s. "Nüüd näeme Webbiga juba, et see muutub."
See uurimus viidi lõpule osana Webbi varajase vabastamise teaduse (ERS) programmidest. Need vaatlused toimuvad Webbi teadustegevuse esimese 5 kuu jooksul. Selle tulemuse andnud Webbi vaatlused võeti ERS programmist #1335.
Ajakirja viide
- Dominika Wylezalek, Andrey Vayner, David SN Rupke, Nadia L. Zakamska, Sylvain Veilleux, Yuzo Ishikawa, Caroline Bertemes, Weizhe Liu, Jorge K. Barrera-Ballesteros, Hsiao-Wen Chen, Andy D. Goulding, Jenny E. Greene, Kevin N. Hainline, Nora Lützgendorf, Fred Hamann, Timothy Heckman, Sean D. Johnson, Dieter Lutz, Vincenzo Mainieri, Roberto Maiolino, Nicole PH Nesvadba, Patrick Ogle, Eckhard Sturm. Esimesed tulemused JWST varajase vabastamise teadusprogrammist Q3D: NIRSpec IFU paljastas ärevad ajad az∼3 äärmiselt punase kvasari elus. Galaktikate astrofüüsika (astro-ph.GA); Kosmoloogia ja mittegalaktiline astrofüüsika (astro-ph.CO). arXiv: 2210.10074 [astro-ph.GA]
