Patrząc wstecz w kierunku kosmicznego świtu — astronomowie potwierdzają najsłabszą galaktykę, jaką kiedykolwiek widziano

Wszechświat, w którym żyjemy, jest przezroczysty, a światło gwiazd i galaktyk świeci jasno na jasnym, ciemnym tle. Ale nie zawsze tak było – we wczesnych latach wszechświat był wypełniony mgłą atomów wodoru, która przesłaniała światło najwcześniejszych gwiazd i galaktyk.

Uważa się, że intensywne światło ultrafioletowe z pierwszych generacji gwiazd i galaktyk przepaliło się przez mgłę wodorową, przekształcając Wszechświat w to, co widzimy dzisiaj. Podczas gdy poprzednie generacje teleskopów nie miały możliwości badania tych wczesnych obiektów kosmicznych, astronomowie używają ich teraz Teleskop Kosmiczny Jamesa Webbazaawansowaną technologię firmy do badania gwiazd i galaktyk powstałych bezpośrednio po Wielkim Wybuchu.

Jestem astronom badający najdalsze galaktyki we wszechświecie za pomocą najlepszych na świecie teleskopów naziemnych i kosmicznych. Korzystając z nowych obserwacji z teleskopu Webba i zjawiska zwanego soczewkowaniem grawitacyjnym, mój zespół potwierdził istnienie najsłabszej obecnie znanej galaktyki we wczesnym wszechświecie. Galaktyka, zwana JD1, jest widziana taką, jaka była, gdy Wszechświat miał zaledwie 480 milionów lat, czyli 4 procent obecnego wieku.

Krótka historia wczesnego wszechświata

Pierwszy miliard lat życia wszechświata był a kluczowy okres w jego ewolucji. W pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu materia i światło były ze sobą związane w gorącej, gęstej „zupie”. cząstki podstawowe.

Jednak ułamek sekundy po Wielkim Wybuchu wszechświat rozwijał się niezwykle szybko. Ta ekspansja ostatecznie pozwoliła Wszechświatowi ostygnąć na tyle, aby światło i materia oddzieliły się od „zupy” i — jakieś 380,000 XNUMX lat później — utworzyły atomy wodoru. Atomy wodoru pojawiły się jako międzygalaktyczna mgła, a bez światła gwiazd i galaktyk wszechświat był ciemny. Ten okres to tzw kosmiczne mroczne wieki.

Pojawienie się pierwszych generacji gwiazd i galaktyk kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu skąpało wszechświat w niezwykle gorącym świetle UV, które spalił — lub zjonizował — mgłę wodorową. Ten proces zaowocowało przejrzystym, złożonym i pięknym wszechświatem, który widzimy dzisiaj.

Astronomowie tacy jak ja nazywają pierwszy miliard lat istnienia Wszechświata — kiedy ta mgła wodorowa się wypalała — epoka rejonizacji. Aby w pełni zrozumieć ten okres, badamy, kiedy powstały pierwsze gwiazdy i galaktyki, jakie były ich główne właściwości i czy były w stanie wytworzyć wystarczającą ilość światła UV, aby przepalić cały wodór.

[Osadzone treści]

Poszukiwanie słabych galaktyk we wczesnym wszechświecie

Pierwszym krokiem w kierunku zrozumienia epoki rejonizacji jest znalezienie i potwierdzenie odległości do galaktyk, które zdaniem astronomów mogą być odpowiedzialne za ten proces. Ponieważ światło porusza się ze skończoną prędkością, potrzebuje czasu, aby dotrzeć do naszych teleskopów, czyli astronomów widzieć obiekty takimi, jakimi były w przeszłości.

Na przykład światło z centrum naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, potrzebuje około 27,000 27,000 lat, aby dotrzeć do nas na Ziemię, więc widzimy to tak, jak było 13.8 XNUMX lat temu. Oznacza to, że jeśli chcemy cofnąć się do pierwszych chwil po Wielkim Wybuchu (wszechświat ma XNUMX miliarda lat), musimy szukać obiektów na ekstremalnych odległościach.

Ponieważ galaktyki znajdujące się w tym okresie są tak daleko, wydają się być bardzo duże słaby i mały do naszych teleskopów i emitują większość swojego światła w podczerwieni. Oznacza to, że astronomowie potrzebują potężnych teleskopów na podczerwień, takich jak Webb, aby je znaleźć. Przed Webbem praktycznie wszystkie odległe galaktyki znalezione przez astronomów były wyjątkowo jasne i duże, po prostu dlatego, że nasze teleskopy nie były wystarczająco czułe, aby zobaczyć słabsze, mniejsze galaktyki.

Jednak to właśnie ta ostatnia populacja jest znacznie liczniejsza, reprezentatywna i prawdopodobnie będzie głównym motorem procesu rejonizacji, a nie ci najjaśniejsi. Zatem te słabe galaktyki są tymi, które astronomowie muszą zbadać bardziej szczegółowo. To tak, jakby próbować zrozumieć ewolucję człowieka, badając całe populacje, a nie kilka bardzo wysokich ludzi. Pozwalając nam zobaczyć słabe galaktyki, Webb otwiera nowe okno do badania wczesnego Wszechświata.

Typowa wczesna galaktyka

JD1 jest jedną z takich „typowych” słabych galaktyk. To było odkryta w 2014 roku za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a jako podejrzana odległa galaktyka. Ale Hubble nie miał możliwości ani czułości, aby potwierdzić jego odległość — mógł jedynie zgadywać.

Mały i słaby w pobliżu galaktyki można czasem pomylić z odległymi, więc astronomowie muszą być pewni swoich odległości, zanim będziemy mogli stwierdzić ich właściwości. Dlatego odległe galaktyki pozostają „kandydatami”, dopóki nie zostaną potwierdzone. Teleskop Webba w końcu ma możliwości, aby to potwierdzić, a JD1 był jednym z pierwszych poważnych potwierdzeń przez Webba niezwykle odległej kandydującej galaktyki znalezionej przez Hubble'a. To potwierdzenie klasyfikuje go jako najsłabsza galaktyka widziana dotychczas we wczesnym wszechświecie.

Aby potwierdzić JD1, międzynarodowy zespół astronomów i ja użyliśmy spektrografu Webba w bliskiej podczerwieni, Specyfikacja NIR, aby uzyskać widmo galaktyki w podczerwieni. Widmo pozwoliło nam określić odległość od Ziemi i określić jej wiek, liczbę młodych gwiazd, które utworzyła oraz ilość pyłu i ciężkich pierwiastków, które wytworzyła.

Soczewkowanie grawitacyjne, szkło powiększające natury

Nawet dla Webba JD1 byłby niemożliwy do zobaczenia bez pomocy natury. JD1 znajduje się za dużą gromadą pobliskich galaktyk, tzw Abell 2744, którego połączona siła grawitacyjna zakrzywia i wzmacnia światło z JD1. Ten efekt, znany jako soczewkowanie grawitacyjne, sprawia, że ​​JD1 wydaje się większy i 13 razy jaśniejszy niż normalnie.

[Osadzone treści]

Bez soczewkowania grawitacyjnego astronomowie nie widzieliby JD1, nawet za pomocą Webba. Połączenie powiększenia grawitacyjnego JD1 i nowych zdjęć z innego instrumentu pracującego w bliskiej podczerwieni Webba, Kamera NIR, umożliwił naszemu zespołowi zbadanie struktury galaktyki z niespotykaną dotąd szczegółowością i rozdzielczością.

Oznacza to nie tylko, że jako astronomowie możemy badać wewnętrzne obszary wczesnych galaktyk, ale także możemy zacząć określać, czy takie wczesne galaktyki były małymi, zwartymi i odizolowanymi źródłami, czy też łączyły się i wchodziły w interakcje z pobliskimi galaktykami. Badając te galaktyki, wracamy do cegiełek, które ukształtowały wszechświat i dały początek naszemu kosmicznemu domowi.

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Kredytowych Image: NASA/STSci

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Motoryzacja / pojazdy elektryczne, Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• ChartPrime. Podnieś poziom swojej gry handlowej dzięki ChartPrime. Dostęp tutaj.
• Przesunięcia bloków. Modernizacja własności offsetu środowiskowego. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://singularityhub.com/2023/08/13/looking-back-toward-cosmic-dawn-astronomers-confirm-the-faintest-galaxy-ever-seen/