طیف‌سنج JWST انتقال‌های قرمز کهکشان‌های دور را اصلاح می‌کند

ابزار NIRSpec در تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نشان داده است که یک کهکشان دور که قبلاً تصور می‌شد در انتقال به سرخ 16.4 رکوردشکنی داشته باشد، در واقع بسیار به زمین نزدیک‌تر است. این مطالعه همچنین تأیید کرده است که برخی دیگر از اجرام مشاهده شده توسط JWST از دورترین کهکشان هایی هستند که تاکنون دیده شده است.

انتقال به سرخ کیهان‌شناسی اندازه‌گیری است که نشان می‌دهد چقدر نور یک کهکشان در اثر انبساط جهان به طول موج‌های طولانی‌تر و قرمزتر کشیده شده است. هر چه انتقال به سرخ بالاتر باشد، نور یک کهکشان باید زمان بیشتری را صرف حرکت در کیهان در حال انبساط کرده باشد. این به این معنی است که ما اشیاء با جابجایی بالا به قرمز را می بینیم که مدت ها پیش ظاهر شده اند - و این اشیاء بسیار دور هستند.

ستاره شناسان بسیار مشتاق مطالعه کهکشان های با جابجایی بالا به سرخ هستند، زیرا آنها دریچه ای به کیهان اولیه ارائه می دهند. در واقع، مشاهدات اخیر تصویری در حال ظهور را تایید می‌کند که کهکشان‌های جهان اولیه پرجرم‌تر، توسعه‌یافته‌تر و درخشان‌تر از آنچه قبلاً پیش‌بینی شده بود بودند.

چند کهکشان کم نور

در تابستان 2022، اولین بررسی های عمیق JWST از جهان دور، چندین کهکشان کم نور را نشان داد که تخمین زده می شود که بالاترین کهکشان های انتقال به سرخی هستند که تاکنون دیده شده اند.

یک شی نامیده می شود کهکشان میزی که در داده های JWST توسط تیمی به رهبری کشف شد استیو فینکلشتاین از دانشگاه تگزاس در آستین. در ابتدا تصور می شد که کهکشان در انتقال به سرخ 14.3 قرار داشته باشد که آن را تنها 280 میلیون سال پس از انفجار بزرگ قرار می داد. کاندیدای دیگر، CEERS-93316، توسط تیمی به رهبری پیدا شد کالوم دانان از دانشگاه ادینبورگ، به نظر می رسد که در یک جابجایی قرمز 16.4 قرار دارد که معادل 250 میلیون سال پس از انفجار بزرگ است.

برای مقایسه، دورترین کهکشان تایید شده شناخته شده قبل از پرتاب JWST Gn-z11 بود که دارای انتقال به قرمز 11.6 است.

تغییرات قرمز اصلاح شده

این اندازه‌گیری‌های اولیه JWST با استفاده از تکنیک فتومتریک انجام شد که قرمزی کلی یک کهکشان را اندازه‌گیری می‌کند. در حالی که این تکنیک را می توان بر روی اجسام کم نور و دور استفاده کرد، اما می تواند تحت تأثیر حضور غبار قرار گیرد و به اندازه اندازه گیری جابجایی خطوط طیفی منفرد دقیق نیست. اکنون، تیمی از ستاره شناسان از طیف‌سنج فروسرخ نزدیک JWST (NIRSpec) برای رصد کهکشان‌ها استفاده کرده‌اند و تخمین‌های انتقال به سرخ را با نتایج متفاوتی اصلاح کرده‌اند.

دانان که یکی از اعضای تیم تحت رهبری پابلو آرابال هارو از NOIRLab در آریزونا. از آنجایی که داده‌های NIRSpec بلافاصله و بدون زمان اختصاصی برای دانشمندانی که مشاهدات را پیشنهاد کردند، عمومی شد، تیم هارو مجبور شد مقاله خود را در کمتر از سه روز بنویسد تا از ضربه زدن به او جلوگیری کند.

CEERS-16.4 به جای اینکه در 93316 باشد، یک کهکشان غبارآلود با انتقال 4.9 به سرخ است، به این معنی که ما آن را همانطور که 12.5 میلیارد سال پیش وجود داشته است می بینیم. تیم دانان قبلاً فکر می‌کردند که یک مورد قوی برای یک انتقال به سرخ رکوردشکنی دارند، به‌ویژه که کهکشان تابش آبی و فرابنفش قوی را در قاب استراحت خود نشان می‌داد (همانطور که با حذف انتقال قرمز به نظر می‌رسد).

با این حال، ترکیب خطوط انتشار بسیار قوی همراه با این واقعیت که یکی از آن خطوط، با طول موج هیدروژن-آلفا، در موقعیتی قرار داشت که سه فیلتر NIRSpec با هم همپوشانی دارند به طوری که خط انتشار به هر سه کمک می کند، به اشتباه این تصور را ایجاد کرد. که CEERS-93316 یک کهکشان نورانی ذاتا با انتقال به سرخ بسیار بالاتر بود.

کهکشان میزی

خبرهای بهتری در انتقال به قرمز برای Maisie's Galaxy وجود داشت که مشخص شد در انتقال قرمز 11.4 قرار دارد. این هنوز یک انتقال بسیار زیاد به سرخ است و نشان می دهد کهکشانی عاری از غبار است. این کهکشان همچنین سرعت تشکیل ستاره نسبتاً بالایی دارد و مجموع جرم ستاره ای آن 250 میلیون برابر جرم خورشید است. این توده در یک دوره 30 تا 120 میلیون سال قبل از زمانی که ما کهکشان میزی را ببینیم رشد کرده بود.

اکنون هشت کهکشان دیگر نیز توسط NIRSpec نشان داده است که دارای جابجایی به سرخ بیش از 10 هستند. رکورددار فعلی JADES-GS-z13-0که دارای یک تغییر طیف سنجی تایید شده به سرخ 13.2 است و ما می بینیم که فقط 350 میلیون سال پس از انفجار بزرگ وجود داشته است.

دانان هنوز امیدوار است که JWST بتواند کهکشان هایی با جابجایی های طیفی به سرخ بیش از 14 را کشف کند. دنیای فیزیک.

تولید گرد و غبار

نه اینکه یک کهکشان به خوبی مطالعه شده در انتقال به سرخ 4.9 چیزی باشد که بتوان از آن غافل شد. مطالعه ویژگی‌های کهکشان‌هایی که در زمانی که کیهان کمی بیش از یک میلیارد سال قدمت داشت، برای درک اینکه چگونه کهکشان‌ها از نظر شکل‌گیری ستاره‌شان رشد کرده‌اند، حیاتی است. این را می توان از مقدار غباری که نسل های متوالی ستارگان تولید می کنند استنباط کرد - همان غباری که باعث می شود CEERS-93316 قرمزتر به نظر برسد.

دانان می‌گوید: «ما باید تجزیه و تحلیل دقیق‌تری از ویژگی‌های CEERS-93316 انجام دهیم، اما به نظر می‌رسد گرد و خاکی است. اگر بخواهیم بفهمیم چگونه به وجود آمده است، باید به تاریخچه ستاره‌زایی آن نگاه کنیم.»

در همین حال، مشاهدات بیشتری برای کهکشان های انتقال به سرخ بسیار بالا مانند کهکشان Maisie طبق گفته Finkelstein، که او نیز در مطالعه NIRSpec درگیر است، برنامه ریزی شده است.

طیف سنجی عمیق تر

او می‌گوید: «گام بعدی قطعاً طیف‌سنجی عمیق‌تر است، برای کاوش دقیقاً چه چیزی باعث آبی شدن [کهکشان میزی] شده است. نظریه اصلی این است که کهکشان های اولیه مانند کهکشان میزی نسبت به کهکشان های امروزی نسبت ستاره های درخشان، آبی و پرجرم بیشتری داشتند. رصدها با استفاده از یکی از تلسکوپ های 10 متری Keck در هاوایی در حال انجام است و فینکلشتاین امیدوار است در آینده JWST را دنبال کند.

فینکلشتاین می‌گوید: «ما به دنبال ویژگی‌های ضعیف‌تر خط انتشار UV استراحت خواهیم بود، که تشخیصی برای مواردی از جمله حضور ستارگان بسیار پرجرم و همچنین شدت نور ستاره‌هایی است که می‌بینیم.

در نهایت، یافته‌ها یادآور نیاز به تایید طیف‌سنجی جابجایی‌های قرمز کهکشان‌ها هستند و تا زمانی که چنین اندازه‌گیری‌هایی انجام نشود، باید ادعاهای رکوردشکنی انتقال‌های قرمز نورسنجی را با احتیاط انجام دهیم.

تحقیق در الف شرح داده شده است پیش چاپ بر روی مانند: arXiv.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• ضرب کردن آینده با آدرین اشلی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/jwst-spectrometer-refines-redshifts-of-distant-galaxies/