JWST spektromeeter täpsustab kaugete galaktikate punanihkeid

James Webbi kosmoseteleskoobi (JWST) instrument NIRSpec näitas, et kaugel olev galaktika, mida varem arvati olevat rekordilisel punanihkel 16.4, on tegelikult Maale palju lähemal. Uuring on ka kinnitanud, et mõned teised JWST-i vaadeldud objektid kuuluvad kõige kaugemate galaktikate hulka, mida kunagi nähtud.

Kosmoloogiline punanihe on mõõt selle kohta, kui palju on galaktika valgust universumi paisumise tõttu pikemateks ja punasemateks lainepikkusteks venitatud. Mida suurem on punanihe, seda rohkem aega peab galaktikast tulev valgus veetma läbi laieneva kosmose liikudes. See tähendab, et me näeme kõrge punanihkega objekte nii, nagu nad ilmusid väga kaua aega tagasi – ja et objektid on väga kaugel.

Astronoomid on väga huvitatud suure punase nihkega galaktikate uurimisest, kuna need pakuvad akent varasesse universumisse. Tõepoolest, hiljutised vaatlused toetavad tekkivat pilti, et varajases universumis olid galaktikad massiivsemad, arenenumad ja helendavad kui varem ennustati.

Mitu nõrka galaktikat

2022. aasta suvel leidsid JWST-i esimesed sügavad uuringud kauges universumis mitu nõrka galaktikat, mis olid hinnanguliselt suurimad punanihkega galaktikad, mida kunagi nähtud.

Üks objekt nimetatakse Maisie galaktika mille avastas JWST andmetest juhitud meeskond Steve Finkelstein Texase ülikoolist Austinis. Algselt arvati, et galaktika on punanihkel 14.3, mis oleks asetanud selle vaid 280 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Teine kandidaat, CEERS-93316, mille leidis meeskond eesotsas Callum Donnan Edinburghi ülikoolis näis olevat punanihke 16.4, mis võrdub vaid 250 miljoni aastaga pärast Suurt Pauku.

Võrdluseks, kõige kaugem kinnitatud galaktika, mis enne JWST käivitamist teada oli, oli Gn-z11, mille punanihe on 11.6.

Muudetud punased nihked

Need varased JWST mõõtmised tehti fotomeetrilise tehnika abil, mis mõõdab galaktika üldist punetust. Kuigi seda tehnikat saab kasutada nõrkade ja kaugete objektide puhul, võib seda mõjutada tolm ja see ei ole nii täpne kui üksikute spektrijoonte nihke mõõtmine. Nüüd on astronoomide meeskond kasutanud galaktikate vaatlemiseks JWST-i lähiinfrapunaspektromeetrit (NIRSpec) ja täpsustanud punanihke hinnanguid – erinevate tulemustega.

"Kahjuks osutus punase nihke 16.4 kandidaat [CEERS-93316] madala punanihkega," ütleb Donnan, kes on juhitud meeskonna liige. Pablo Arrabal Haro NOIRLabis Arizonas. Kuna NIRSpeci andmed avalikustati viivitamatult, ilma vaatluste tegemiseks välja pakkunud teadlaste jaoks omandiõiguseta aega, pidi Haro töörühm kirjutama oma töö vähem kui kolme päevaga, et vältida lööki.

Selle asemel, et olla 16.4, leiti, et CEERS-93316 on tolmune galaktika punanihkega 4.9, mis tähendab, et me näeme seda sellisena, nagu see eksisteeris 12.5 miljardit aastat tagasi. Donnani meeskond oli varem arvanud, et neil on rekordiline punanihe, eriti kuna galaktika puhkeraamis avaldas tugevat sinist ja ultraviolettkiirgust (nagu see paistab välja, kui punane nihe on eemaldatud).

Kuid väga tugevate emissioonijoonte kombinatsioon koos tõsiasjaga, et üks neist vesinik-alfa lainepikkusega joontest oli sellises asendis, kus kolm NIRSpeci filtrit kattuvad nii, et emissioonijoon osaleb kõigis kolmes, jättis ekslikult mulje. et CEERS-93316 oli olemuselt helendav galaktika palju suurema punanihkega.

Maisie galaktika

Paremad uudised olid Maisie's Galaxy punase nihke panustes, mille punanihe oli 11.4. See on endiselt väga suur punanihe ja näitab, et galaktika on tolmuvaba. Galaktikas on ka suhteliselt kõrge tähtede tekkekiirus ja tähtede kogumass on 250 miljonit korda suurem kui Päikese mass. See mass oli kasvanud 30–120 miljoni aasta jooksul enne Maisie galaktika nägemist.

NIRSpec on nüüd näidanud, et veel kaheksa galaktika punanihked on suuremad kui 10. Praegune rekordiomanik on JADES-GS-z13-0, mille spektroskoopiliselt kinnitatud punanihe on 13.2 ja mida me näeme sellisena, nagu see eksisteeris vaid 350 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.

Donnan loodab endiselt, et JWST suudab avastada galaktikaid, mille spektroskoopiline punanihe on suurem kui 14. "See on võimalik, eriti sügavamal pildistamisel," ütleb ta. Füüsika maailm.

Tolmu tootmine

Mitte, et hästi uuritud galaktika punanihkega 4.9 oleks midagi nuuskimist. Galaktikate omaduste uurimine, mis eksisteerisid siis, kui universum oli veidi üle miljardi aasta vana, on ülioluline, et mõista, kuidas galaktikad on nende tähtede tekke seisukohalt arenenud. Seda saab järeldada tolmu kogusest, mida toodavad tähed järjestikused põlvkonnad – seesama tolm, mille tõttu näib CEERS-93316 punasem.

"Peame tegema CEERS-93316 omaduste üksikasjalikumat analüüsi, kuid see näib olevat tolmune, " ütleb Donnan. "Kui tahame mõista, kuidas see tekkis, peame uurima selle tähtede kujunemise ajalugu."

Samal ajal on Finkelsteini sõnul, kes on samuti seotud NIRSpeci uuringuga, kavandatud täiendavaid vaatlusi väga suure punase nihkega galaktikate jaoks, nagu Maisie galaktika.

Sügavam spektroskoopia

"Järgmine samm on kindlasti sügavam spektroskoopia, et täpselt uurida, mis põhjustab [Maisie galaktika] nii siniseks muutumist," ütleb ta, viidates selle puhkekaadri värvile. Juhtiv teooria on see, et varastes galaktikates, nagu Maisie galaktika, oli tänapäevaste galaktikatega võrreldes suurem osa helendavaid siniseid massiivseid tähti. Vaatlused ühe Hawaiil asuva Kecki 10-meetrise teleskoobiga on juba käimas ja Finkelstein loodab tulevikus JWST-ga jätkata.

"Otsime nõrgemaid puhke-UV emissioonijoone omadusi, mis on diagnostikaks asjadele, sealhulgas väga massiivsete tähtede olemasolule ja ka sellele, kui intensiivne on tähtede valgus, mida me näeme, " ütleb Finkelstein.

Lõppkokkuvõttes tuletavad leiud meelde vajadust galaktikate punanihkete spektroskoopilise kinnituse järele ja et kuni selliste mõõtmiste tegemiseni peaksime rekordiliste fotomeetriliste punanihkete väidetesse suhtuma ettevaatlikult.

Uuringut kirjeldatakse a eeltrükk peale arXiv.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/jwst-spectrometer-refines-redshifts-of-distant-galaxies/