اخترشناسانی که به دنبال کیهان اولیه هستند، با استفاده از NASA/ESA/CSA به کشف شگفت انگیزی دست یافته اند. تلسکوپ فضایی جیمز وب. قابلیت‌های طیف‌سنجی وب، همراه با حساسیت فروسرخ آن، خوشه‌ای از کهکشان‌های عظیم را در فرآیند شکل‌گیری پیرامون یک اختروش بسیار قرمز کشف کرده است. نتیجه، درک ما را از نحوه ادغام کهکشان‌های کیهان اولیه در شبکه کیهانی که امروزه می‌بینیم، گسترش خواهد داد.
اختروش مورد بحث، SDSS J165202.64+172852.3، یک اختروش «بسیار قرمز» است که در اوایل وجود داشته است. جهان، 11.5 میلیارد سال پیش. کوازارها یک نوع نادر و فوق العاده درخشان از هسته فعال کهکشانی (AGN) هستند. این اختروش یکی از قدرتمندترین هسته های کهکشانی شناخته شده است که در چنین فاصله ای بسیار زیاد دیده شده است. ستاره شناسان حدس می زدند که گسیل شدید این اختروش می تواند باعث ایجاد "باد کهکشانی" شود، گاز آزاد را از کهکشان میزبان خود به بیرون راند و احتمالا بر آینده تاثیر زیادی بگذارد. ستاره تشکیل در آنجا
AGN ناحیه فشرده ای در مرکز کهکشان است که به اندازه کافی تابش الکترومغناطیسی ساطع می کند تا از تمام ستارگان کهکشان پیشی بگیرد. AGN ها، از جمله اختروش ها، با گازی که در یک ابر جرم سقوط می کند، تغذیه می شوند سیاه چاله در مرکز کهکشان خود آنها معمولاً مقادیر زیادی نور در تمام طول موج ها ساطع می کنند، اما این هسته کهکشانی عضوی از کلاس قرمز غیرمعمول است. علاوه بر رنگ قرمز ذاتی آن، نور کهکشان به دلیل فاصله زیاد آن بیشتر به قرمز منتقل شده است. این امر باعث شد وب، با داشتن حساسیت بی‌نظیر در طول موج‌های فروسرخ، برای بررسی جزئیات کهکشان کاملاً مناسب باشد.
برای بررسی حرکت گاز، غبار و مواد ستاره‌ای در کهکشان، تیم از طیف‌نگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) این تلسکوپ استفاده کرد. این ابزار قدرتمند می تواند به طور همزمان طیف ها را در سراسر میدان دید تلسکوپ جمع آوری کند، نه فقط از یک نقطه در یک زمان - تکنیکی که به عنوان طیف سنجی واحد میدان انتگرال (IFU) شناخته می شود. این به آنها امکان داد تا به طور همزمان اختروش را بررسی کنند کهکشان و محیط وسیع تر
طیف‌سنجی برای درک حرکت جریان‌های خروجی و بادهای مختلف اطراف اختروش حیاتی بود. حرکات گازها بر نوری که ساطع و بازتاب می‌کنند تأثیر می‌گذارد و باعث می‌شود که متناسب با سرعت و جهت آنها به رنگ قرمز یا آبی تغییر کند. تیم توانست این حرکت را با ردیابی یونیزه شده ببیند و مشخص کند اکسیژن در طیف NIRSpec. مشاهدات IFU به ویژه مفید بود و تیم از توانایی جمع‌آوری طیف‌ها از ناحیه وسیعی در اطراف خود کوازار استفاده کامل کرد.
مطالعات قبلی توسط، در میان دیگران، ناسا/ESA تلسکوپ فضایی هابل و ابزار طیف‌سنج میدان یکپارچه فروسرخ نزدیک در تلسکوپ Gemini-North توجه را به خروجی‌های قدرتمند اختروش جلب کردند و ستاره‌شناسان حدس می‌زدند که کهکشان میزبان آن می‌تواند با شریکی نادیده ادغام شود. اما تیم انتظار نداشت که داده‌های NIRSpec Webb به وضوح نشان دهد که آنها فقط به یک کهکشان نگاه نمی‌کنند، بلکه حداقل سه کهکشان دیگر در اطراف آن می‌چرخند. به لطف طیف های IFU در یک منطقه وسیع، می توان حرکات همه این مواد اطراف را ترسیم کرد، و در نتیجه به این نتیجه رسید که SDSS J165202.64+172852.3 در واقع بخشی از یک گره متراکم از تشکیل کهکشان است.
«در این زمان اولیه تعداد کمی پیش خوشه کهکشانی وجود دارد. پیدا کردن آنها سخت است و تعداد کمی از آنها از زمان بیگ بنگ زمان تشکیل داده اند. ستاره شناس دومینیکا وایلزالک گفت دانشگاه هایدلبرگ در آلمان، که این مطالعه را هدایت کرد کوازار. "این ممکن است در نهایت به ما کمک کند تا بفهمیم کهکشان ها در محیط های متراکم چگونه تکامل می یابند... این یک نتیجه هیجان انگیز است."
با استفاده از مشاهدات IFU از NIRSpec، این تیم توانست سه همدم کهکشانی این اختروش را تایید کرده و نحوه اتصال آنها را نشان دهد. داده‌های آرشیو از هابل نشان می‌دهد که ممکن است حتی بیشتر باشد. تصاویر دوربین میدان عریض 3 هابل، مواد گسترده‌ای را در اطراف اختروش و کهکشان آن نشان داده‌اند، که باعث انتخاب آن برای این مطالعه در خروجی آن و تأثیرات بر کهکشان میزبان آن شده است. اکنون، تیم مشکوک است که می‌توانستند به هسته یک خوشه از کهکشان‌ها نگاه کنند - که اکنون با تصویربرداری واضح وب آشکار شده است.
اولین نگاه ما به داده‌ها به سرعت نشانه‌های روشنی از تعاملات عمده بین کهکشان‌های همسایه را آشکار کرد. عضو تیم مشترک آندری واینر از دانشگاه جانز هاپکینز در بالتیمور آمریکا "حساسیت ابزار NIRSpec بلافاصله آشکار شد و برای من واضح بود که ما در عصر جدیدی از طیف‌سنجی فروسرخ هستیم."
این سه کهکشان تایید شده با سرعت فوق‌العاده‌ای به دور یکدیگر می‌چرخند، که نشانه‌ای از وجود جرم زیادی است. هنگامی که آنها با میزان نزدیکی آنها در منطقه اطراف این اختروش ترکیب می شوند، تیم بر این باور است که این یکی از متراکم ترین مناطق شناخته شده شکل گیری کهکشان ها در اوایل است. جهان. "حتی یک گره متراکم از ماده تاریک برای توضیح آن کافی نیست." وایلزالک می گوید. ما فکر می کنیم می توانیم منطقه ای را ببینیم که در آن دو هاله عظیم ماده تاریک با هم ادغام می شوند.
مطالعه انجام شده توسط تیم وایلزالک بخشی از تحقیقات وب در مورد کیهان اولیه است. این تلسکوپ با توانایی بی‌سابقه‌اش در نگاه کردن به گذشته، در حال حاضر برای بررسی چگونگی شکل‌گیری و تکامل اولین کهکشان‌ها و چگونگی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌ها و تأثیر آن بر ساختار کیهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تیم در حال برنامه‌ریزی مشاهدات بعدی در این پیش‌خوشه کهکشانی غیرمنتظره است و امیدوار است که از آن برای درک چگونگی شکل‌گیری خوشه‌های کهکشانی متراکم و پر هرج و مرج مانند این خوشه و چگونگی تأثیر آن توسط سیاه‌چاله فعال و پرجرم در قلبش استفاده کند.
اعتبار:
ESA/Webb، NASA & CSA، D. Wylezalek، A. Vayner و تیم Q3D
هدف آنها ابتدا بازگشت به مسئله بادهای کهکشانی و بازخورد اختروش است. مدت‌هاست که اختروش‌ها به‌عنوان مقصر کاهش شکل‌گیری ستاره در کهکشان‌های میزبان خود توسط این مکانیسم بازخورد مشکوک بوده‌اند، اما شواهد محکمی برای ارتباط بین این دو دشوار بوده است. مشاهدات حاضر اولین مشاهدات در مجموعه ای هستند که سه اختروش را با وب مطالعه می کنند، هر کدام در زمان های مختلف در گذشته کیهان.
جدا کردن نور فوق العاده درخشان یک اختروش دور از میزبان بسیار کم نورتر و همراهانش از روی زمین تقریبا غیرممکن است. کشف جزئیات بادهای کهکشانی که ممکن است بازخورد ایجاد کند، چالش برانگیزتر است. عضو تیم مشترک دیوید روپک از کالج رودز در ممفیس، ایالات متحده. اکنون با وب، می‌توانیم ببینیم که در حال تغییر است.»
این تحقیق به عنوان بخشی از برنامه های علم انتشار زودهنگام (ERS) وب تکمیل شد. این مشاهدات در طول 5 ماه اول عملیات علمی وب انجام می شود. مشاهدات وب که این نتیجه را به دست آورد از برنامه ERS #1335 گرفته شده است.
مرجع مجله
- دومینیکا وایلزالک، آندری واینر، دیوید اس. ان. هاین لاین، نورا لوتزگندورف، فرد هامان، تیموتی هکمن، شان دی. جانسون، دیتر لوتز، وینچنزو ماینری، روبرتو مایولینو، نیکول پی‌اچ نسوادبا، پاتریک اوگل، اکهارد استورم. اولین نتایج از JWST Early Release Science Program Q3D: زمان های آشفته در زندگی اختروش az~3 بسیار قرمز که توسط NIRSpec IFU آشکار شد. اخترفیزیک کهکشان ها (astro-ph.GA)؛ کیهان شناسی و اخترفیزیک غیر کهکشانی (astro-ph.CO). arXiv: 2210.10074 [astro-ph.GA]
