Kozmik Şafağa Doğru Geriye Bakmak—Gökbilimciler Şimdiye Kadar Görülmüş En Sönük Galaksiyi Doğruluyor

Kozmik Şafağa Doğru Geriye Bakmak—Gökbilimciler Şimdiye Kadar Görülmüş En Sönük Galaksiyi Doğruluyor

Zaman Damgası: 13 Ağustos 2023 10:00 AM

İçinde yaşadığımız evren, yıldızlardan ve galaksilerden gelen ışığın net, karanlık bir zemin üzerinde parıldadığı şeffaf bir evrendir. Ancak durum her zaman böyle değildi; ilk yıllarında evren, ilk yıldızlardan ve galaksilerden gelen ışığı engelleyen bir hidrojen atomları sisi ile doluydu.

İlk nesil yıldızlardan ve galaksilerden gelen yoğun ultraviyole ışığın, evreni bugün gördüğümüz şeye dönüştürerek hidrojen sisini yaktığı düşünülüyor. Önceki nesil teleskoplar bu erken kozmik nesneleri inceleme yeteneğinden yoksunken, gökbilimciler şimdi James Webb Uzay TeleskobuBig Bang'in hemen ardından oluşan yıldızları ve galaksileri incelemek için üstün teknolojisi.

Ben bir en uzak galaksileri inceleyen astronom dünyanın önde gelen yer ve uzay tabanlı teleskoplarını kullanarak evrende. Ekibim, Webb teleskobundan yeni gözlemler ve kütleçekimsel merceklenme adı verilen bir olgu kullanarak varlığını doğruladı erken evrende şu anda bilinen en sönük galaksinin. JD1 adı verilen galaksi, evrenin sadece 480 milyon yaşında olduğu, yani şimdiki yaşının yüzde 4'ü olduğu zamanki haliyle görülüyor.

Erken Evrenin Kısa Tarihi

Evrenin yaşamının ilk milyar yılı bir evriminde önemli bir dönem. Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlarda, madde ve ışık, sıcak, yoğun bir "çorba" içinde birbirine bağlıydı. temel parçacıklar.

Ancak, Büyük Patlama'dan saniyenin kesri kadar bir süre sonra, evren son derece hızlı bir şekilde genişledi. Bu genişleme sonunda evrenin, ışık ve maddenin "çorbasından" ayrılmasına ve yaklaşık 380,000 yıl sonra hidrojen atomları oluşturmasına yetecek kadar soğumasını sağladı. Hidrojen atomları galaksiler arası bir sis olarak göründü ve yıldızlardan ve galaksilerden gelen ışık olmadığı için evren karanlıktı. Bu dönem olarak bilinen kozmik karanlık çağlar.

Büyük Patlama'dan birkaç yüz milyon yıl sonra ilk nesil yıldızların ve galaksilerin gelişi, evreni son derece sıcak UV ışığıyla yıkadı. yanmış veya iyonize edilmiş hidrojen sisi. Bu süreç bugün gördüğümüz şeffaf, karmaşık ve güzel evreni ortaya çıkardı.

Benim gibi astronomlar evrenin ilk milyar yılını -bu hidrojen sisi yanarken- yeniden iyonlaşma çağı. Bu zaman dilimini tam olarak anlamak için, ilk yıldızların ve galaksilerin ne zaman oluştuğunu, ana özelliklerinin neler olduğunu ve tüm hidrojeni yakmak için yeterli UV ışığı üretip üretemediklerini inceliyoruz.

[Gömülü içerik]

Erken Evrende Soluk Galaksi Arayışı

Yeniden iyonlaşma çağını anlamaya yönelik ilk adım, gökbilimcilerin bu süreçten sorumlu olabileceğini düşündükleri galaksilere olan mesafeleri bulmak ve doğrulamaktır. Işık sonlu bir hızda hareket ettiğinden teleskoplarımıza ulaşması zaman alır, bu nedenle astronomlar nesneleri geçmişte oldukları gibi görün.

Örneğin galaksimizin merkezi olan Samanyolu'ndan gelen ışığın Dünya'ya ulaşması yaklaşık 27,000 yıl sürer, dolayısıyla biz onu 27,000 yıl önceki haliyle görürüz. Bu, Büyük Patlama'dan sonraki ilk anları (evren 13.8 milyar yaşında) görmek istiyorsak, çok uzak mesafelerdeki nesneleri aramamız gerektiği anlamına gelir.

Bu zaman diliminde yaşayan galaksiler çok uzakta oldukları için aşırı derecede görünürler. zayıf ve küçük teleskoplarımıza ulaşır ve ışığının çoğunu kızılötesi olarak yayar. Bu, astronomların onları bulmak için Webb gibi güçlü kızılötesi teleskoplara ihtiyaç duyduğu anlamına gelir. Webb'den önce, gökbilimciler tarafından bulunan uzak gökadaların neredeyse tamamı istisnai derecede parlak ve büyüktü, çünkü teleskoplarımız daha sönük, daha küçük gökadaları görecek kadar hassas değildi.

Bununla birlikte, çok daha fazla sayıda olan, temsili olan ve yeniden iyonlaşma sürecinin ana itici güçleri olması muhtemel olan, parlak olanlar değil, ikinci popülasyondur. Dolayısıyla, bu sönük gökadalar, astronomların daha ayrıntılı olarak incelemeleri gereken gökadalardır. Bu, birkaç çok uzun insan yerine tüm popülasyonları inceleyerek insanların evrimini anlamaya çalışmak gibi bir şey. Webb, sönük gökadaları görmemize izin vererek erken evreni incelemek için yeni bir pencere açıyor.

Tipik Bir Erken Galaksi

JD1 böyle bir "tipik" soluk gökadadır. Oldu 2014 yılında Hubble Uzay Teleskobu ile keşfedildi şüpheli bir uzak galaksi olarak. Ancak Hubble, mesafesini doğrulayacak yeteneğe veya duyarlılığa sahip değildi; yalnızca eğitimli bir tahminde bulunabilirdi.

Yakınlarda küçük ve soluk galaksiler bazen uzak galaksiler sanılabilir, bu nedenle, özellikleri hakkında iddialarda bulunmadan önce astronomların mesafelerinden emin olmaları gerekir. Bu nedenle uzak galaksiler, onaylanana kadar "aday" olarak kalırlar. Webb teleskobu nihayet bunları doğrulama yeteneğine sahip ve JD1, Hubble tarafından bulunan son derece uzak bir galaksi adayının Webb tarafından yapılan ilk büyük onaylarından biriydi. Bu onay, onu şu şekilde sıralar: erken evrende şimdiye kadar görülen en sönük gökada.

Uluslararası bir gökbilimciler ekibi olan JD1'i doğrulamak için Webb'in yakın kızılötesi spektrografını kullandım. NIRSpec, galaksinin kızılötesi spektrumunu elde etmek için. Spektrum, Dünya'dan olan mesafeyi belirlememize ve yaşını, oluşturduğu genç yıldızların sayısını ve ürettiği toz ve ağır elementlerin miktarını belirlememize olanak sağladı.

Karanlık bir gökyüzü fonunda parlak ışıklar (galaksiler ve birkaç yıldız). Bir sönük gökada, büyütülmüş bir kutuda soluk bir leke olarak gösterilir.
Galaksilerle ve birkaç yıldızla dolu bir gökyüzü. Yakınlaştırılmış bir kutuda resmedilen JD1, erken evrende şimdiye kadar bulunan en sönük gökadadır. Görüntü Kredisi: Guido Roberts-Borsani/UCLA; orijinal görseller: NASA, ESA, CSA, Swinburne Teknoloji Üniversitesi, Pittsburgh Üniversitesi, STScI.

Kütleçekimsel Mercekleme, Doğanın Büyüteci

Webb için bile, JD1'i doğanın yardımı olmadan görmek imkansız olurdu. JD1, yakınlardaki büyük bir gökada kümesinin arkasında bulunur. Abell 2744birleşik yerçekimi kuvveti JD1'den gelen ışığı büker ve yükseltir. Yerçekimsel mercekleme olarak bilinen bu efekt, JD1'in normalden daha büyük ve 13 kat daha parlak görünmesini sağlıyor.

[Gömülü içerik]

Kütleçekimsel mercekleme olmasaydı, gökbilimciler Webb ile bile JD1'i göremezlerdi. JD1'in yerçekimsel büyütmesi ile Webb'in yakın kızılötesi enstrümanlarından bir başkasından alınan yeni görüntülerin birleşimi, NIRCam, ekibimizin galaksinin yapısını benzeri görülmemiş ayrıntı ve çözünürlükte incelemesini mümkün kıldı.

Bu sadece gökbilimciler olarak erken galaksilerin iç bölgelerini inceleyebileceğimiz anlamına gelmiyor, aynı zamanda bu tür erken galaksilerin küçük, kompakt ve yalıtılmış kaynaklar olup olmadığını veya yakın galaksilerle birleşip etkileşime girip girmediklerini belirlemeye başlayabileceğimiz anlamına geliyor. Bu galaksileri inceleyerek, evreni şekillendiren ve kozmik evimizi ortaya çıkaran yapı taşlarının izini sürüyoruz.Konuşma

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

Resim Kredi: NASA/STScI

Zaman Damgası:

Den fazla Tekillik Merkezi