初期宇宙を研究している天文学者は、NASA/ESA/CSA を使用して驚くべき発見をしました ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡。 ウェッブの分光能力とその赤外線感度を組み合わせることで、非常に赤いクエーサーの周りで形成過程にある巨大な銀河団が発見されました。 この結果は、初期宇宙の銀河がどのようにして合体して今日見られる宇宙の網になったのかについての理解を広げることになるでしょう。
問題のクェーサー SDSS J165202.64+172852.3 は、極初期に存在した「非常に赤い」クェーサーです。 宇宙, 11.5億年前。 クエーサーは、まれで信じられないほど明るいタイプの活動銀河核 (AGN) です。 このクェーサーは、これほど極端な距離で観察された既知の銀河核の中で最も強力なものの XNUMX つです。 天文学者らは、クエーサーの極端な放射が「銀河風」を引き起こし、自由ガスを主銀河から押し出し、将来に大きな影響を与える可能性があると推測していた。 星 そこでのフォーメーション。
AGN は銀河の中心にあるコンパクトな領域で、銀河のすべての星を上回るほどの電磁放射を放出しています。 クェーサーを含む AGN は、超大質量星に落下するガスによって駆動されます。 ブラックホール 彼らの銀河の中心にいます。 彼らは通常、あらゆる波長にわたって膨大な量の光を放出しますが、この銀河の核は異常に赤いクラスのメンバーです。 銀河本来の赤色に加えて、銀河の光はその遠距離によってさらに赤方偏移しました。 そのため、赤外線波長において比類のない感度を持つウェッブは、銀河を詳細に調べるのに最適でした。
銀河内のガス、塵、恒星物質の動きを調査するために、研究チームは望遠鏡の近赤外分光器（NIRSpec）を使用しました。 この強力な機器は、一度に XNUMX 点からではなく、望遠鏡の視野全体にわたってスペクトルを同時に収集できます。これは積分フィールド ユニット (IFU) 分光法として知られる技術です。 これにより、彼らはクエーサーとその 銀河 そしてより広い周囲。
分光法は、クェーサーを取り巻くさまざまな流出や風の動きを理解するために不可欠でした。 ガスの動きは、ガスが放出および反射する光に影響を与え、ガスの速度と方向に比例して赤方偏移または青方偏移を引き起こします。 チームは、イオン化された物質を追跡することで、この動きを確認し、特徴付けることができました。 酸素 NIRSpecスペクトルで。 IFU 観測は特に有用で、研究チームはクエーサー自体の周囲の広範囲からスペクトルを収集できる能力を最大限に活用しました。
とりわけ、 米航空宇宙局（NASA）/ESA ハッブル宇宙望遠鏡とジェミニ北望遠鏡の近赤外積分場分光計は、クエーサーの強力な流出に注意を呼び掛け、天文学者らは、その母銀河が目に見えないパートナーと合体している可能性があると推測していた。 しかし研究チームは、ウェッブ氏の NIRSpec データが、単に 165202.64 つの銀河を観察しているのではなく、その周りに少なくともさらに 172852.3 つの銀河が渦巻いていることを明確に示しているとは予想していませんでした。 広範囲にわたる IFU スペクトルのおかげで、この周囲のすべての物質の動きをマッピングすることができ、その結果、SDSS JXNUMX+XNUMX は実際には銀河形成の密な結び目の一部であるという結論に至りました。
「現時点で知られている銀河原始銀河団はほとんどありません。 それらを見つけるのは難しく、ビッグバン以来形成する時間があった人はほとんどいません。」 天文学者のドミニカ・ワイレザレクはこう語った。 ハイデルベルク大学 ドイツでこの研究を主導したのは誰ですか クエーサー. 「これは最終的に、密集した環境で銀河がどのように進化するかを理解するのに役立つかもしれません…これは興味深い結果です。」
NIRSpec による IFU 観測を使用して、研究チームはこのクェーサーの 3 つの銀河の伴星を確認し、それらがどのように関係しているかを示すことができました。 ハッブルからのアーカイブ データは、さらに多くのデータがある可能性を示唆しています。 ハッブルの広視野カメラ XNUMX からの画像には、クエーサーとその銀河を取り囲む拡張物質が示されており、その流出とその主銀河への影響に関する今回の研究にクェーサーを選択するきっかけとなった。 現在、研究チームは銀河団全体の中心部を観察していたのではないかと考えているが、ウェッブの鮮明な画像によって初めて明らかになった。
「データを初めて調べたところ、隣接する銀河間の大きな相互作用の明らかな兆候がすぐに明らかになりました。」 共有チームメンバーの Andrey Vayner ジョーンズ·ホプキンス大学 アメリカのボルチモアにある。 「NIRSpec 装置の感度はすぐにわかり、赤外分光法の新時代が到来していることは明らかでした。」
確認されたXNUMXつの銀河は信じられないほどの高速で互いに公転しており、大量の質量が存在することを示している。 それらがこのクエーサーの周囲の領域にどれだけ密に詰め込まれているかと組み合わせると、研究チームは、これが初期の銀河形成の既知の最も密度の高い領域のXNUMXつを示すものであると信じています。 宇宙. 「暗黒物質の密な塊でさえ、それを説明するには十分ではありません。」 ワイレザレク氏は言う。 「私たちは、暗黒物質の XNUMX つの巨大なハローが融合している領域を見ている可能性があると考えています。」
ワイレザレックのチームによって行われた研究は、初期宇宙に関するウェブの調査の一部です。 過去を振り返る前例のない能力を備えたこの望遠鏡は、最初の銀河がどのように形成され進化したのか、そしてブラックホールがどのように形成され宇宙の構造に影響を与えたのかを調査するためにすでに使用されています。 研究チームは、この予想外の銀河原始銀河団の追跡観測を計画しており、この銀河団のような高密度で混沌とした銀河団がどのように形成されるのか、またその中心にある活動的な超大質量ブラックホールがどのような影響を受けるのかを理解するためにそれを利用したいと考えている。
クレジット：
ESA/ウェッブ、NASA & CSA、D. ワイレザレク、A. ヴェイナー、Q3D チーム
彼らはまず、銀河の風とクエーサーのフィードバックの問題に立ち返ることを目指しています。 クェーサーは、このフィードバック機構によって母銀河での星形成が減少する原因ではないかと長い間疑われてきたが、この XNUMX つを結び付ける確固たる証拠を入手することは困難であった。 今回の観測は、ウェッブ氏とともに宇宙の過去の異なる時期にあるXNUMXつのクエーサーを研究する一連の観測セットの最初の観測にすぎない。
「遠く離れたクエーサーの信じられないほど明るい光を、はるかに暗い主星やその伴星から解き放つことは、地上からはほぼ不可能です。 フィードバックを生み出す可能性のある銀河風の詳細を解明することはさらに困難です。」 米国メンフィスにあるローズ大学のチームメンバー、デイビッド・ラプケ氏はこう語る。 「ウェッブの登場により、それが変わりつつあることがすでにわかります。」
この研究は、Webb の早期リリース サイエンス (ERS) プログラムの一環として完了しました。 これらの観察は、ウェッブの科学活動の最初の 5 か月間で行われています。 この結果をもたらしたウェッブ観測は、ERS プログラム #1335 から取得されたものです。
Journal Reference
- ドミニカ・ワイレザレク、アンドレイ・ヴェイナー、デヴィッド・SN・ルプケ、ナディア・L・ザカムスカ、シルヴァン・ヴェイルー、石川雄三、キャロライン・ベルテメス、ウェイゼ・リュー、ホルヘ・K・バレラ=バレステロス、シャオウェン・チェン、アンディ・D・ゴールディング、ジェニー・E・グリーン、ケビンN.ヘインライン、ノラ・リュッツゲンドルフ、フレッド・ハーマン、ティモシー・ヘックマン、ショーン・D・ジョンソン、ディーター・ルッツ、ヴィンチェンツォ・マイニエリ、ロベルト・マイオリーノ、ニコール・PH・ネスヴァドバ、パトリック・オーグル、エックハルト・シュトゥルム。 JWST 早期リリース科学プログラム Q3D の最初の結果: NIRSpec IFU によって明らかにされた az~3 極度に赤いクエーサーの生涯における激動の時代。 銀河の天体物理学 (astro-ph.GA); 宇宙論と非銀河天体物理学 (astro-ph.CO)。 arXiv：2210.10074 [astro-ph.GA]
