초기 우주를 조사하는 천문학자들은 NASA/ESA/CSA를 사용하여 놀라운 발견을 했습니다. 제임스 웹 우주 망원경. Webb의 분광 능력과 적외선 감도가 결합되어 극도로 붉은색 퀘이사 주변에서 형성되는 거대한 은하단을 발견했습니다. 그 결과는 초기 우주의 은하들이 오늘날 우리가 보고 있는 우주 그물로 어떻게 합쳐졌는지에 대한 우리의 이해를 넓힐 것입니다.
문제의 퀘이사인 SDSS J165202.64+172852.3은 아주 초기에 존재하는 "극히 붉은색" 퀘이사이다. 우주, 11.5억년 전. 퀘이사는 드물고 믿을 수 없을 정도로 빛나는 유형의 활성 은하핵(AGN)입니다. 이 퀘이사는 아주 먼 거리에서 볼 수 있는 가장 강력한 은하핵 중 하나입니다. 천문학자들은 퀘이사의 극심한 방출이 "은하풍"을 일으켜 자유 가스를 자신의 은하 밖으로 밀어내고 미래에 큰 영향을 미칠 수 있다고 추측했습니다. 별 거기 형성.
AGN은 은하 중심에 있는 작은 영역으로, 은하의 모든 별보다 더 빛날 만큼 충분한 전자기 복사를 방출합니다. 퀘이사를 포함한 AGN은 초거대 질량에 떨어지는 가스로 구동됩니다. 블랙홀 은하계의 중심에 있습니다. 그들은 일반적으로 모든 파장에 걸쳐 막대한 양의 빛을 방출하지만 이 은하 핵은 유난히 붉은색 계열에 속합니다. 고유한 붉은색에 더해, 은하의 빛은 먼 거리로 인해 더욱 적색편이되었습니다. 이로 인해 적외선 파장에서 비교할 수 없는 감도를 가진 Webb은 은하계를 자세히 조사하는 데 완벽하게 적합했습니다.
은하계의 가스, 먼지 및 별 물질의 움직임을 조사하기 위해 팀은 망원경의 근적외선 분광기(NIRSpec)를 사용했습니다. 이 강력한 장비는 적분 필드 단위(IFU) 분광법으로 알려진 기술을 통해 한 번에 한 지점이 아닌 망원경의 시야 전체에 걸쳐 동시에 스펙트럼을 수집할 수 있습니다. 이를 통해 그들은 동시에 퀘이사를 조사할 수 있었습니다. 은하 그리고 더 넓은 주변 환경.
분광학은 퀘이사를 둘러싼 다양한 유출과 바람의 움직임을 이해하는 데 매우 중요했습니다. 가스의 움직임은 가스가 방출하고 반사하는 빛에 영향을 미치며 속도와 방향에 비례하여 적색 또는 청색 편이를 유발합니다. 팀은 이온화된 이온을 추적하여 이러한 움직임을 보고 특성화할 수 있었습니다. 산소 NIRSpec 스펙트럼에서. IFU 관측은 특히 유용했는데, 연구팀은 퀘이사 주변의 넓은 영역에서 스펙트럼을 수집하는 능력을 최대한 활용했습니다.
이전 연구들 중에서 NASA/ESA 허블 우주 망원경과 제미니-노스 망원경의 근적외선 적분장 분광계 장비는 퀘이사의 강력한 유출에 주의를 환기시켰고, 천문학자들은 퀘이사의 모은하가 보이지 않는 파트너와 합쳐질 수 있다고 추측했습니다. 그러나 팀은 Webb의 NIRSpec 데이터가 단지 하나의 은하계를 보고 있는 것이 아니라 그 주위에 소용돌이치는 세 개 이상의 은하계를 보고 있다는 것을 명확하게 나타낼 것이라고 기대하지 않았습니다. 넓은 지역에 대한 IFU 스펙트럼 덕분에 이 모든 주변 물질의 움직임을 매핑할 수 있었고, 그 결과 SDSS J165202.64+172852.3이 실제로 은하 형성의 밀집된 매듭의 일부라는 결론이 나왔습니다.
“이 초기에는 알려진 은하 원형단이 거의 없습니다. 찾기도 어렵고, 빅뱅 이후 형성될 시간을 가진 사람도 거의 없습니다.” 천문학자 도미니카 와일레잘렉(Dominika Wylezalek)은 이렇게 말했습니다. 하이델베르그 대학교 독일에서 이 연구를 주도한 사람은 퀘이사. "이것은 결국 밀집된 환경의 은하계가 어떻게 진화하는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 흥미로운 결과입니다."
NIRSpec의 IFU 관측을 사용하여 팀은 이 퀘이사의 은하계 동반자 세 명을 확인하고 이들이 어떻게 연결되어 있는지 보여줄 수 있었습니다. 허블의 아카이브 데이터는 더 많은 것이 있을 수 있음을 암시합니다. 허블의 광시야 카메라 3의 이미지는 퀘이사와 그 은하를 둘러싼 확장된 물질을 보여 주었고, 이 연구에서는 퀘이사의 유출과 호스트 은하에 미치는 영향에 대해 선택하게 되었습니다. 이제 팀은 Webb의 선명한 영상을 통해서만 밝혀진 전체 은하단의 핵심을 보고 있었을 것이라고 의심합니다.
"데이터를 처음 살펴본 결과 이웃 은하계 간의 주요 상호 작용에 대한 명확한 징후가 빠르게 드러났습니다." 공유 팀원인 Andrey Vayner의 존스 홉킨스 대학 미국 볼티모어에서. "NIRSpec 기기의 감도는 즉시 명백해졌으며 우리가 적외선 분광학의 새로운 시대에 와 있다는 것이 분명해졌습니다."
확인된 세 은하계는 엄청나게 빠른 속도로 서로를 공전하고 있는데, 이는 엄청난 양의 질량이 존재한다는 것을 나타냅니다. 이 퀘이사 주변 지역에 얼마나 밀접하게 밀집되어 있는지를 결합하면, 팀은 이것이 초기 은하 형성의 가장 밀집된 지역 중 하나라고 믿습니다. 우주. "암흑물질의 촘촘한 매듭조차도 이를 설명하기에는 충분하지 않습니다." Wylezalek은 말합니다. "우리는 두 개의 거대한 암흑 물질 후광이 합쳐지는 지역을 볼 수 있다고 생각합니다."
Wylezalek 팀이 수행한 연구는 Webb의 초기 우주 조사의 일부입니다. 과거를 되돌아볼 수 있는 전례 없는 능력을 갖춘 망원경은 이미 최초의 은하계가 어떻게 형성되고 진화했는지, 그리고 블랙홀이 어떻게 형성되어 우주 구조에 영향을 미쳤는지 조사하는 데 사용되고 있습니다. 팀은 이 예상치 못한 원시 은하단에 대한 후속 관찰을 계획하고 있으며, 이를 사용하여 이 은하단과 같은 조밀하고 혼란스러운 은하단이 어떻게 형성되는지, 그리고 중심에 있는 활동적인 초거대 블랙홀이 어떻게 영향을 미치는지 이해하기를 희망합니다.
신용 :
ESA/Webb, NASA 및 CSA, D. Wylezalek, A. Vayner 및 Q3D 팀
그들은 먼저 은하풍과 퀘이사 피드백 문제로 돌아가는 것을 목표로 하고 있습니다. 퀘이사는 이러한 피드백 메커니즘에 의해 자신이 속한 은하계에서 별 형성이 감소하는 주범으로 오랫동안 의심되어 왔지만, 이 둘을 연결하는 확실한 증거는 찾기가 어려웠습니다. 현재의 관측은 Webb을 통해 우주의 과거 서로 다른 시점에 각각 존재하는 세 개의 퀘이사를 연구하는 세트 중 첫 번째에 불과합니다.
“멀리 떨어진 퀘이사의 믿을 수 없을 정도로 밝은 빛을 훨씬 더 어두운 호스트와 그 동반성으로부터 분리하는 것은 지상에서는 거의 불가능합니다. 피드백을 생성할 수 있는 은하풍의 세부 사항을 밝혀내는 것은 훨씬 더 어렵습니다.” 미국 멤피스에 있는 Rhodes College의 David Rupke 팀원과 공유했습니다. "이제 Webb를 사용하면 이미 변화가 일어나고 있음을 알 수 있습니다."
이 연구는 Webb의 ERS(Early Release Science) 프로그램의 일환으로 완료되었습니다. 이러한 관찰은 Webb 과학 운영의 첫 5개월 동안 이루어졌습니다. 이 결과를 산출한 Webb 관찰은 ERS 프로그램 #1335에서 가져온 것입니다.
저널 참조
- Dominika Wylezalek, Andrey Vayner, David S. N. Rupke, Nadia L. Zakamska, Sylvain Veilleux, Yuzo Ishikawa, Caroline Bertemes, Weizhe Liu, Jorge K. Barrera-Ballesteros, Hsiao-Wen Chen, Andy D. Goulding, Jenny E. Greene, Kevin N. Hainline, Nora Lützgendorf, Fred Hamann, Timothy Heckman, Sean D. Johnson, Dieter Lutz, Vincenzo Mainieri, Roberto Maiolino, Nicole P. H. Nesvadba, Patrick Ogle, Eckhard Sturm. JWST 조기 출시 과학 프로그램 Q3D의 첫 번째 결과: NIRSpec IFU가 밝혀낸 z~3 극도로 붉은색 퀘이사의 삶의 격동적인 시기. 은하의 천체물리학(astro-ph.GA); 우주론 및 비은하 천체물리학(astro-ph.CO). arXiv : 2210.10074 [천문학-ph.GA]
