JWST分光計が遠方銀河の赤方偏移を精密化

JWST分光計が遠方銀河の赤方偏移を精密化

タイムスタンプ：18年2023月6日午前57時XNUMX分

近赤外スペクトル
リフトオフ前 JWSTの打ち上げ前に地上でテストされているNIRSpec装置（提供：NASA/Chris Gunn）

ジェームス ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) の NIRSpec 装置は、これまで記録破りの赤方偏移 16.4 にあると考えられていた遠く離れた銀河が、実際には地球にはるかに近いことを明らかにしました。 この研究では、JWST によって観測された他のいくつかの天体が、これまでに見られた最も遠い銀河の XNUMX つであることも確認されています。

宇宙論的赤方偏移は、宇宙の膨張によって銀河の光がどれだけ長く、より赤い波長に引き伸ばされたかの尺度です。 赤方偏移が高いほど、銀河からの光が膨張する宇宙を移動するのにより多くの時間を費やしたに違いありません。 これは、赤方偏移の高い天体が非常に遠い昔に現れたのと同じように見えることを意味し、天体が非常に遠くにあることを意味します。

天文学者は高赤方偏移銀河の研究に非常に熱心です。なぜなら、それらは初期宇宙への窓を提供するからです。 実際、最近の観測は、初期宇宙の銀河が以前に予測されていたよりも大きく、発達し、明るく輝いていたという新たな見解を支持しています。

いくつかのかすかな銀河

2022 年の夏、遠方宇宙の JWST の最初の深い調査により、これまでに見られた中で最も高い赤方偏移銀河であると推定されるいくつかのかすかな銀河が発見されました。

XNUMX つのオブジェクトが呼び出されます メイジーの銀河 が率いるチームによって JWST データで発見されました。 スティーブ・フィンケルスタイン テキサス大学オースティン校。 当初、この銀河は赤方偏移 14.3 にあると考えられていましたが、これはビッグバンからわずか 280 億 XNUMX 万年後の位置にあると考えられていました。 もう一人の候補は、 CEERS-93316、率いるチームによって発見されました カラム・ドナン エジンバラ大学の赤方偏移は 16.4 で、ビッグバンからわずか 250 億 XNUMX 万年後に相当します。

比較のために、JWST の打ち上げ前に知られている最も遠い確認された銀河は、11 の赤方偏移を持つ Gn-​​z11.6 でした。

赤方偏移の修正

これらの初期の JWST 測定は、銀河の全体的な赤みを測定する測光技術を使用して行われました。 この手法はかすかな遠くの物体に使用できますが、ほこりの存在の影響を受ける可能性があり、個々のスペクトル線のシフトを測定するほど正確ではありません。 現在、天文学者のチームは、JWST の近赤外分光計 (NIRSpec) を使用して銀河を観察し、赤方偏移の推定値を改良しましたが、結果はまちまちです。

「残念ながら、赤方偏移 16.4 の候補 [CEERS-93316] は低赤方偏移であることが判明しました。 パブロ・アラバル・ハロ アリゾナのNOIRLabの。 NIRSpec のデータは、観測を提案した科学者に独占的な時間を与えずにすぐに公開されたため、Haro のチームは、パンチに打ち負かされるのを避けるために、XNUMX 日以内に論文を書かなければなりませんでした。

CEERS-16.4 は赤方偏移が 93316 ではなく、赤方偏移が 4.9 のダスト銀河であることがわかりました。つまり、12.5 億年前に存在していたように見えます。 Donnan のチームは以前、記録的な赤方偏移の強力な証拠があると考えていました。特に、銀河がその静止フレームで強い青と紫外放射を示していたためです (赤方偏移が取り除かれているように見えます)。

しかし、非常に強い輝線の組み合わせと、水素アルファ波長の輝線の 93316 つが NIRSpec の XNUMX つのフィルターが重なる位置にあり、輝線が XNUMX つすべてに寄与しているという事実は、誤った印象を与えました。その CEERS-XNUMX は、はるかに高い赤方偏移で本質的に明るい銀河でした。

メイジーの銀河

赤方偏移が 11.4 であることが明らかになった Maisie's Galaxy の赤方偏移ステークスには、より良いニュースがありました。 これは依然として非常に高い赤方偏移であり、塵のない銀河であることを示しています。 また、この銀河は比較的高い星形成率を持ち、星の総質量は太陽の質量の 250 億 30 万倍です。 この質量は、メイジーの銀河を見る前の 120 万年から XNUMX 億 XNUMX 万年の期間にわたって成長していました。

さらに 10 つの銀河が、NIRSpec によって赤方偏移が XNUMX を超えることが示されています。現在の記録保持者は、 JADES-GS-z13-0分光学的に確認された 13.2 の赤方偏移があり、ビッグバンからわずか 350 億 XNUMX 万年後に存在したことがわかります。

Donnan は、JWST が分光赤方偏移が 14 を超える銀河を発見できることを期待しています。 物理学の世界.

粉塵の発生

赤方偏移が 4.9 のよく研究された銀河は、嗅ぎ分けられるものではありません。 宇宙が誕生してからわずか 93316 億年しか経っていなかった時代に存在した銀河の特性を研究することは、銀河が星形成の観点からどのように発達したかを理解する上で非常に重要です。 これは、星の連続する世代が生成する塵の量から推測できます。これは、CEERS-XNUMX をより赤く見せる原因となる塵と同じものです。

「CEERS-93316 の特性をより詳細に分析する必要がありますが、ほこりが多いようです」と Donnan 氏は言います。 「それがどのようにしてできたのかを理解したいのであれば、その星形成の歴史を調べる必要があります。」

一方、NIRSpec 研究にも関与している Finkelstein 氏によると、Maisie's Galaxy などの非常に高い赤方偏移銀河のさらなる観測が計画されています。

より深い分光法

「次のステップは間違いなくより深い分光法であり、[メイジーの銀河] が非常に青い原因となっているものを正確に調査します」と彼は言い、その残りのフレームの色に言及します. 主要な理論は、メイジーの銀河のような初期の銀河は、今日の銀河と比較して、明るい青色の重い星の割合が高かったというものです. ハワイのケック 10 メートル望遠鏡の XNUMX つを使用した観測はすでに進行中であり、Finkelstein は将来 JWST をフォローアップしたいと考えています。

「非常に大質量の星の存在や、私たちが見る星からの星明かりの強さなどを診断する、より弱い静止紫外線輝線の特徴を探します」と Finkelstein は言います。

最終的に、この調査結果は、銀河の赤方偏移の分光学的確認の必要性と、そのような測定が行われるまでは、記録破りの測光赤方偏移の主張を慎重に行う必要があることを思い出させるものです。

研究はで説明されています プレプリント arXivの.

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