Varhaisessa universumissa oli paljon happea, JWST paljastaa – Physics World

Käyttämällä James Webbin avaruusteleskoopin (JWST) huippuluokan spektrografia, tähtitieteilijät ovat löytäneet todisteita siitä, että tähtienvälistä happea oli monissa muinaisissa galakseissa paljon enemmän kuin aiemmin uskottiin. Johdolla Kimihiko Nakajima Japanin kansallisessa tähtitieteellisessä observatoriossa tiimi toivoo, että heidän havainnot voisivat parantaa ymmärrystämme varhaisesta universumista.

Alkuräjähdys loi varhaisen universumin, joka koostui vedystä ja heliumista, jossa oli pieni määrä litiumia – ja tämä aine yhdistyi muodostaen ensimmäiset tähdet ja galaksit. Raskaammat alkuaineet, kuten happi, syntyivät sitten ydinfuusion avulla näiden tähtien ytimiin. Kun tähdet räjähtivät supernovina, raskaita alkuaineita hajaantui kokonaisiin galakseihin, mikä muutti ikuisesti kosmoksen kemiallista koostumusta.

"Kaasufaasimetallisuus" on havaintoparametri, joka kuvaa näiden raskaampien alkuaineiden runsautta galakseissa (tähtitieteilijät käyttävät termiä metalli kaikista heliumia raskaammista alkuaineista). Sen arvo on ratkaisevan tärkeä galaksin evoluutiohistorian ymmärtämisessä sekä sen ennustamisessa, milloin monimutkaisia ​​molekyylejä – elämän mahdollisia rakennuspalikoita – saattaa alkaa syntyä.

Luotettava mittari

Luotettava mittari galaksin kaasufaasimetallisuudesta on ionisoidun hapen runsaus sen tähtienvälisessä väliaineessa. Tämä runsaus voidaan määrittää tarkkailemalla hapen lähettämää ominaista valoa. Tällä lähestymistavalla on kuitenkin rajansa tarkasteltaessa hyvin varhaista universumia.

"Aiemmat havainnot olivat jo paljastaneet runsaan hapen esiintymisen galakseissa noin kaksi miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen", Nakajima selittää. "Kaikkeuden laajeneminen vaikuttaa kuitenkin merkittävästi galaksien valoon, jotka olivat olemassa vielä kauempana ajassa, jolloin se siirtyy lähi-infrapuna-alueelle."

Nyt Nakajima ja kollegat ovat havainneet tämän punasiirtymän valon JWST:n avulla Lähellä infrapunaspektrografia (NIRSpec) – ja tämä on antanut heille mahdollisuuden tehdä läpimurto muinaisten galaksien kaasufaasimetallisuuden mittaamisessa.

Läpimurtohavaintoja

"Tunnistamme 138 muinaista galaksia, jotka olivat olemassa yli 12 miljardia vuotta sitten, ja määritimme niiden happipitoisuudet, mikä oli lähes mahdotonta analysoida ennen JWST:n laukaisua", Nakajima innostuu. "Kehitimme ja sovelsimme tiukasti kehittyneitä analyysitekniikoita NIRSpec-tietoihin, ja suoritimme analyyseja useita kertoja suuremmassa mittakaavassa kuin aiemmat tutkimukset."

JWST-spektrometri tarkentaa kaukaisten galaksien punasiirtymiä

Heidän tulokset paljastavat, että kaikissa NIRSpecin havaitsemissa vanhimmissa galakseissa muutamaa lukuun ottamatta tähtienvälisen väliaineen koostumus oli huomattavan tuttu. "Useimmilla galakseilla oli samanlainen happipitoisuus kuin nykygalakseissa", Nakajima sanoo. Kuudessa vanhimmista galakseista, jotka olivat olemassa, kun maailmankaikkeus oli vain 500–700 miljoonaa vuotta vanha, oli kuitenkin paljon vähemmän happea kuin nykygalakseissa.

Tämän löydön avulla ryhmä pystyi tarkemmin määrittämään, milloin universumin alkuainekoostumus alkoi muuttua. "Tulokset osoittavat nopean ja dramaattisen hapen määrän kasvun galakseissa ensimmäisten 500-700 miljoonan vuoden aikana maailmankaikkeuden syntymän jälkeen", Nakajima sanoo. "Tämä löydös voi viitata siihen, että välttämättömien ainesosien, kuten hapen, ollessa jo helposti saatavilla varhaisessa universumissa, elämä on saattanut ilmaantua aiemmin kuin uskottiin."

Tiimi arvelee, että tämä äkillinen muutos saattoi johtua eroista tähtien muodostumisen luonteessa varhaisessa universumissa sekä materiaalista, joka virtasi sisään ja ulos galakseista. NIRSpecin lisähavaintojen ja syvempien tilastolaskelmien avulla he pyrkivät nyt rakentamaan vankemman teorian tulevassa työssään.

Havainnot on kuvattu kohdassa Astrophysical Journal Supplement Series.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/lots-of-oxygen-existed-in-the-early-universe-jwst-reveals/