A JWST spektrométer finomítja a távoli galaxisok vöröseltolódását

A James Webb Űrteleszkóp (JWST) NIRSpec műszere felfedte, hogy egy távoli galaxis, amelyet korábban rekordnagy, 16.4-es vöröseltolódásnak tartottak, valójában sokkal közelebb van a Földhöz. A tanulmány azt is megerősítette, hogy néhány más, a JWST által megfigyelt objektum a valaha látott legtávolabbi galaxisok közé tartozik.

A kozmológiai vöröseltolódás annak mértéke, hogy egy galaxis fénye mennyivel nyúlt hosszabb, vörösebb hullámhosszra az univerzum tágulása miatt. Minél nagyobb a vöröseltolódás, annál több időt kellett eltöltenie egy galaxisból származó fénynek a táguló kozmoszban való mozgással. Ez azt jelenti, hogy a magas vöröseltolódású objektumokat úgy látjuk, ahogyan nagyon régen megjelentek – és hogy az objektumok nagyon távol vannak.

A csillagászok nagyon szívesen tanulmányozzák a nagy vöröseltolódású galaxisokat, mert ezek ablakot adnak a korai univerzumba. Valójában a legújabb megfigyelések alátámasztják azt a kialakulóban lévő képet, hogy a korai univerzum galaxisai tömegesebbek, fejlettebbek és világosabbak voltak, mint azt korábban jósolták.

Több halvány galaxis

2022 nyarán a JWST első mélyreható felmérései a távoli univerzumban több halvány galaxist tártak fel, amelyek a becslések szerint a valaha látott legmagasabb vöröseltolódásos galaxisok.

Egy objektumot hívnak Maisie galaxisa által vezetett csapat fedezte fel a JWST adatokban Steve Finkelstein az austini Texasi Egyetemen. A galaxist eredetileg a 14.3-as vöröseltolódásnál tartották, ami mindössze 280 millió évvel az Ősrobbanás után helyezte volna el. Egy másik jelölt, CEERS-93316által vezetett csapat talált rá Callum Donnan Az Edinburghi Egyetemen 16.4-es vöröseltolódásnak tűnt, ami mindössze 250 millió évvel az Ősrobbanás után.

Összehasonlításképpen, a JWST fellövése előtt ismert legtávolabbi megerősített galaxis a Gn-z11 volt, amelynek vöröseltolódása 11.6.

Átdolgozott vöröseltolódások

Ezeket a korai JWST méréseket fotometriás technikával végezték, amely a galaxis általános vörösségét méri. Bár ez a technika használható halvány, távoli tárgyakon, a por jelenléte hatással lehet rá, és nem olyan pontos, mint az egyes spektrumvonalak eltolódásainak mérése. Most egy csillagászcsoport a JWST közeli infravörös spektrométerét (NIRSpec) használta a galaxisok megfigyelésére, és finomította a vöröseltolódási becsléseket – vegyes eredményekkel.

„Sajnos a vöröseltolódású 16.4-es jelölt [CEERS-93316] alacsony vöröseltolódásúnak bizonyult” – mondja Donnan, aki az általa vezetett csapat tagja. Pablo Arrabal Haro az arizonai NOIRLab cégtől. Mivel a NIRSpec adatait azonnal nyilvánosságra hozták anélkül, hogy a megfigyeléseket javasoló tudósok szabadidős rendelkezésükre álltak volna, Haro csapatának kevesebb mint három napon belül meg kellett írnia a dolgozatát, hogy elkerülje az ütést.

A CEERS-16.4 93316 helyett poros galaxisnak találták, 4.9-es vöröseltolódással, ami azt jelenti, hogy úgy látjuk, ahogy 12.5 milliárd évvel ezelőtt létezett. Donnan csapata korábban úgy gondolta, hogy erős érvük van a rekordméretű vöröseltolódás mellett, különösen, mivel a galaxis erős kék és ultraibolya sugárzást mutatott a nyugalmi keretében (ahogy az a vöröseltolódás eltávolításával is látszik).

Azonban a nagyon erős emissziós vonalak kombinációja azzal a ténnyel párosulva, hogy az egyik hidrogén-alfa hullámhosszú vonal olyan helyzetben volt, ahol a NIRSpec három szűrője átfedi egymást úgy, hogy az emissziós vonal mindháromhoz hozzájárul, tévesen azt a benyomást keltette. hogy a CEERS-93316 belsőleg világító galaxis volt, sokkal nagyobb vöröseltolódással.

Maisie galaxisa

Jobb hírek érkeztek a Maisie's Galaxy vöröseltolódásáról, amelyről kiderült, hogy 11.4-es vöröseltolódásnál jár. Ez még mindig nagyon magas vöröseltolódás, és pormentes galaxist jelez. A galaxisnak viszonylag nagy a csillagkeletkezési rátája, és a teljes csillagtömege 250 milliószor akkora, mint a Nap tömege. Ez a tömeg 30-120 millió év alatt nőtt, mielőtt Maisie galaxisát láttuk.

A NIRSpec most további nyolc galaxis vöröseltolódása is nagyobb, mint 10. A jelenlegi rekorder JADES-GS-z13-0, amelynek spektroszkópiailag igazolt vöröseltolódása 13.2, és amelyről azt látjuk, hogy csak 350 millió évvel az Ősrobbanás után létezett.

Donnan továbbra is abban reménykedik, hogy a JWST képes lesz 14-nél nagyobb spektroszkópiai vöröseltolódású galaxisokat felfedezni. „Lehetséges, különösen mélyebb képalkotásnál” – mondja. Fizika Világa.

Portermelés

Nem mintha egy 4.9-es vöröseltolódású, jól tanulmányozott galaxist lehetne megszagolni. Az univerzum alig több mint egymilliárd éves korában létező galaxisok tulajdonságainak tanulmányozása kulcsfontosságú annak megértéséhez, hogyan fejlődtek a galaxisok csillagkeletkezésük szempontjából. Erre a csillagok egymást követő generációi által termelt por mennyiségéből lehet következtetni – ugyanaz a por, amely miatt a CEERS-93316 vörösebbnek tűnik.

„Részletesebb elemzést kell végeznünk a CEERS-93316 tulajdonságairól, de porosnak tűnik” – mondja Donnan. "Meg kell néznünk a csillagkeletkezés történetét, ha meg akarjuk érteni, hogyan jött létre."

Mindeközben további megfigyeléseket terveznek a nagyon nagy vöröseltolódású galaxisokra, mint például a Maisie-galaxisra, Finkelstein szerint, aki szintén részt vesz a NIRSpec tanulmányban.

Mélyebb spektroszkópia

„A következő lépés minden bizonnyal a mélyebb spektroszkópia, hogy pontosan megvizsgáljuk, mi okozza [Maisie galaxisát] annyira kéknek” – mondja, utalva a nyugalmi keret színére. A vezető elmélet szerint a korai galaxisokban, például a Maisie galaxisában nagyobb arányban voltak világító, kék, nagy tömegű csillagok, mint a mai galaxisokban. A Hawaii egyik 10 méteres Keck távcsövével már folynak a megfigyelések, és Finkelstein reméli, hogy a jövőben követni fogja a JWST-t.

„Meg fogjuk keresni a gyengébb nyugalmi-UV emissziós vonal jellemzőit, amelyek olyan dolgok diagnosztikáját szolgálják, mint például a nagyon nagy tömegű csillagok jelenléte, és azt is, hogy milyen erős a csillagfény az általunk látott csillagokból” – mondja Finkelstein.

Végső soron az eredmények arra emlékeztetnek, hogy szükség van a galaxis vöröseltolódásainak spektroszkópiai megerősítésére, és arra, hogy amíg ilyen méréseket nem végeznek, óvatosan kell állítani a rekordot döntögető fotometriai vöröseltolódásokat.

A kutatást a előnyomtatni arXiv.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/jwst-spectrometer-refines-redshifts-of-distant-galaxies/