A fost o ultimă zi activă la Primele rezultate științifice de la JWST conferință la Institutul de Știință al Telescopului Spațial din Baltimore, SUA, unde discuția s-a îndreptat către câteva observații incredibile ale quasarelor deasupra deplasării spre roșu 6, arătându-le așa cum existau cu mai bine de 12.7 miliarde de ani în urmă.
Fiind nuclee compacte ale galaxiilor cu găuri negre supermasive extrem de active, știm că quasarii pot străluci de multe ori mai luminos decât galaxia lor gazdă. În prezentarea sa, John Silverman de la Universitatea din Tokyo a descris modul în care datele de la JWST CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) Sondajul urmărește o duzină de quasari cu deplasare în roșu, identificați inițial de către Telescopul Subaru pe Mauna Kea.
De-a lungul conferinței, astronomii au glumit că deplasarea spre roșu mare nu mai înseamnă ceea ce însemna înainte. Înainte de apariția JWST, deplasarea ridicată spre roșu pentru telescopul spațial Hubble a însemnat rezolvarea galaxiilor gazdă ale quasarelor la deplasarea către roșu 2, sau cu aproximativ 10 miliarde de ani în trecut. Acum, JWST rezolvă structurile galaxiilor gazdă din jurul quasarelor la deplasarea spre roșu 6 (acum aproape 12.7 miliarde de ani).
S-au întâmplat multe în Univers între deplasările spre roșu 2 și 6, iar astronomii sunt dornici să vadă dacă raportul dintre masa unei găuri negre supermasive din centrul unei galaxii în raport cu masa galaxiei gazdă (sau mai precis masa stelară a umflarea galaxiei) se menține încă la cele mai mari deplasări spre roșu. Răspunsul ne va spune despre condițiile în care s-au format găurile negre supermasive și galaxiile și cum s-au afectat reciproc creșterea.
Raportul de masă dintre o gaură neagră supermasivă și umflarea unei galaxii din jurul ei este de 1:200, această valoare fiind considerată a fi legată de feedback-ul de la gaura neagră sub formă de ieșiri de radiații care se scurg pe măsură ce acumulează materie. Relația a fost cuantificată pentru prima dată prin observații cu telescopul spațial Hubble în anii 1990, Silverman numind-o „fundamentală”.
Se pare că galaxiile cu deplasare spre roșu înaltă se țin într-adevăr de această relație. Silverman a spus că astronomii au vizat deplasarea spre roșu 6, deoarece este la această deplasare către roșu în care simulările galaxiilor tind să difere cel mai mult. Ceea ce au cu adevărat nevoie astronomii sunt niște date concrete și rapide pe care să le introducă în simulări, iar JWST a fost bucuros să le accepte.
Galaxia tipică care găzduiește un quasar la această schimbare spre roșu este cu doar 8% mai luminoasă decât quasarul. Cu toate acestea, este de fapt posibil să eliminați strălucirea unui quasar din imagine - deoarece quasarul în sine pare punctual, se manifestă ca vârfuri de difracție care pot fi îndepărtate printr-o funcție de răspândire punct.
JWST consideră că galaxiile sunt destul de compacte și în formă de disc, cu brațe spiralate surprinzător de bine definite și bare centrale la doar un miliard de ani după Big Bang. În discursul ei, Madeline Marshall, de la NRC Herzberg din Victoria, Canada, a discutat despre primele rezultate de quasar cu deplasare spre roșu ridicate de la JWST Spectrometru în infraroșu apropiat (NIRSpec), constatând că găurile lor negre cântăresc miliarde de mase solare, iar masa galaxiilor lor gazdă se află în regiunea de sute de miliarde, așadar părând să mențină raportul de masă observat la deplasarea spre roșu mai mică.
Cum exact găurile negre au devenit atât de masive atât de devreme în Univers este încă în dezbatere, dar sperăm că JWST va începe să ofere câteva răspunsuri. Doar pentru a oferi o indicație asupra puterii telescopului, rezoluția lui JWST este atât de bună încât unele dintre imaginile quasarului arată galaxii însoțitoare care fuzionează sau interacționează cu galaxia principală, prezentând cozi de maree și explozii de formare de stele la o rată de 30-50 de mase solare. pe an.
Exoplanete și discuri protoplanetare
Mai devreme în cursul zilei, exoplanetele și discurile protoplanetare au fost sub lumina reflectoarelor. Olivier Berné de la Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie din Toulouse a dezvăluit o soluție la modul în care se pot forma planetele în mediile bogate în radiații ultraviolete ale clusterelor mari de stele.
Aceste grupuri de stele produc partea lor echitabilă de stele fierbinți, tinere și masive, care emit o mulțime de radiații ultraviolete care ar trebui, în principiu, să erodeze discurile protoplanetare din jurul stelelor vecine de masă inferioară. Berné a raportat modul în care astronomii JWST, lucrând cu colegii de la matricea Atacama Large Millimeter/submilimeter Array, au observat chimia acestor discuri vulnerabile și au descoperit un înveliș cald de gaz molecular care le înconjoară.
Plicurile sunt bogate în hidrocarburi aromatice policiclice, care au o semnătură spectrală în infraroșu puternică care iese în evidență pentru JWST. De asemenea, au o opacitate mare a ultravioletelor, astfel încât sunt capabili să blocheze o mulțime de ultraviolete dăunătoare din exteriorul discului, protejând etapele incipiente ale formării planetei.
În interiorul unui disc care formează planete
Un disc protoplanetar în care formarea planetei a mers destul de departe este PDS 70. A apărut știrile în 2018 și 2021, când astronomii care foloseau ALMA au reușit să imagineze inelele de pe discul lui PDS 70 care par să fi fost sculptate de două planete tinere.
Giulia Perotti de la Institutul Max Planck pentru Astronomie din Heidelberg a dezvăluit cum JWST poate măsura acum chimia în regiunea interioară a discului protoplanetar al lui PDS 70. Se pare că este îmbogățit cu boabe mici de praf care au fost prelucrate termic, posibil prin izbucniri de la tânăra stea. Discul interior, între timp, este deformat, posibil din cauza influenței unei alte planete, nevăzute. Din punct de vedere chimic, în disc au fost detectate și apă și oxigen. PDS 70 continuă să fie cel mai bine studiat exemplul nostru de planete care se formează într-un disc de gaz și praf.
atmosfere WASP
Între timp, Kevin Stevenson de la Johns Hopkins Applied Physics Laboratory a actualizat delegații cu privire la observațiile JWST ale atmosferelor exoplanetelor mai vechi. Mai întâi, el a povestit observațiile telescopului spațial despre WASP-39b – un „Jupiter fierbinte” la 700 de ani lumină distanță.
Aceste observații au fost făcute în timp ce WASP-39b tranzita steaua sa, o parte din lumina stelei fiind absorbită de atomi și molecule din atmosfera planetei pe măsură ce trecea prin aceasta. Folosind această „spectroscopie de transmisie”, JWST a detectat monoxid de carbon, potasiu, sodiu și apă în atmosfera WASP-39b, precum și dioxid de sulf, care este un produs al fotochimiei.
Este pentru prima dată când procese fotochimice, în care radiațiile de la stele modifică moleculele, au fost detectate pe orice exoplanetă. Absența unei linii puternice de metan la 3.3 microni este, de asemenea, o dovadă că fotochimia transformă metanul în alte specii moleculare.
Stevenson a continuat să previzualizeze rezultatele de la un alt Jupiter fierbinte - planeta WASP-43b, care se află la 284 de ani lumină distanță. Când predecesorul lui JWST, Telescopul Spațial Spitzer, a observat WASP-43b, nu a putut detecta nicio emisie termică din partea de noapte a planetei, ceea ce înseamnă că trebuie să fie rece, dincolo de limitele Spitzer pentru a fi detectat.
Stevenson a dezvăluit că JWST a detectat acum această emisie termică slabă și, deși nu a putut oferi detalii, a descris modul în care efectuarea acestei măsurători și măsurarea temperaturii pe partea de noapte le-ar permite oamenilor de știință să limiteze mai bine proprietățile blocului de maree. atmosfera planetei.
Atrăgător TRAPPIST-1
Am auzit și noi descoperiri din sistemul planetar TRAPPIST-1, care constă din șapte planete pe orbită în jurul unei stele pitice roșii la 40 de ani lumină distanță. Björn Benneke de la Universitatea din Montreal a dezvăluit că JWST a efectuat recunoașterea atmosferelor unora dintre lumi ale lui TRAPPIST-1.
Deși nu a putut spune încă nimic despre ceea ce JWST a detectat pozitiv în atmosferele lor, el a dezvăluit că a șaptea planetă, TRAPPIST-1g, probabil nu are o atmosferă groasă, bogată în hidrogen. Acest lucru ar exclude aparent să fie un așa-zis Lumea „Hycean”., constând dintr-un ocean ținut cald de o întindere groasă de hidrogen. Deoarece planeta „g” se află la marginea exterioară a zonei de locuit a lui TRAPPIST-1, ar putea însemna că, fără o atmosferă izolatoare groasă, TRAPPIST-1g ar putea fi prea rece pentru a fi locuibil pentru viața așa cum o știm noi.
Conferința de trei zile a fost o avanpremieră interesantă a modului în care JWST începe să transforme cercetarea astronomică și ne permite să detectăm lucruri care au fost complet dincolo de astronomi până acum. Uneori, prezentările conferinței au fost frustrant de ușoare cu privire la detalii – mulți au spus că vor avea mai multe de spus anul viitor, în special la a 241-a ședință al Societății Americane de Astronomie (AAS) în perioada 8-12 ianuarie, la Seattle.
Trebuie să ne amintim, totuși, că JWST a colectat date doar de abia șase luni. Având în vedere complexitatea atât a telescopului, cât și a informațiilor pe care le colectează, astronomii se asigură că vor avea grijă de descoperirile lor. Dacă rezultatele preliminare de la această primă conferință științifică JWST sunt vreo indicație, atunci următorii câțiva ani ar putea fi unele dintre cele mai interesante vremuri pentru astrofizicieni, cosmologi și oameni de știință planetar.
Mesaj Quasaruri, exoplanete și atmosfere din lumi îndepărtate: mai multe despre primele rezultate de la JWST a apărut în primul rând pe Lumea fizicii.
