Webb, devasa bir gökada kümesinin şaşırtıcı oluşumunu ortaya çıkardı

Evrenin erken dönemlerini inceleyen gökbilimciler NASA/ESA/CSA'yı kullanarak şaşırtıcı bir keşifte bulundular James Webb Uzay Teleskobu. Webb'in spektroskopik yetenekleri, kızılötesi hassasiyetiyle birleştiğinde, son derece kırmızı bir kuasarın etrafında oluşma sürecinde olan devasa bir gökada kümesini ortaya çıkardı. Sonuç, erken Evrendeki galaksilerin bugün gördüğümüz kozmik ağla nasıl birleştiğine dair anlayışımızı genişletecek.

Söz konusu kuasar, SDSS J165202.64+172852.3, çok erken dönemde var olan “aşırı derecede kırmızı” bir kuasardır. Evren11.5 milyar yıl önce. Kuasarlar nadir görülen, inanılmaz derecede parlak bir tür aktif galaktik çekirdektir (AGN). Bu kuasar, bu kadar uzak mesafeden görülen, bilinen en güçlü galaktik çekirdeklerden biridir. Gökbilimciler, kuasarın aşırı emisyonunun bir "galaktik rüzgara" neden olabileceğini, bunun da serbest gazı ev sahibi galaksiden dışarı itebileceğini ve muhtemelen geleceği büyük ölçüde etkileyebileceğini tahmin etmişti. star orada oluşum.

AGN, galaksinin merkezinde bulunan ve galaksinin tüm yıldızlarını gölgede bırakacak kadar elektromanyetik radyasyon yayan kompakt bir bölgedir. AGN'ler, kuasarlar da dahil olmak üzere, süper kütleli bir kütleye düşen gazla çalıştırılır. kara delik galaksilerinin merkezinde. Tipik olarak tüm dalga boylarında çok miktarda ışık yayarlar, ancak bu galaktik çekirdek alışılmadık derecede kırmızı sınıfın bir üyesidir. Galaksinin ışığı, kendine özgü kırmızı rengine ek olarak, uzaklığı nedeniyle daha da kırmızıya kaymıştır. Bu, kızılötesi dalga boylarında benzersiz bir duyarlılığa sahip olan Webb'i galaksiyi ayrıntılı olarak incelemek için mükemmel bir şekilde uygun hale getirdi.

Ekip, galaksideki gaz, toz ve yıldız malzemesinin hareketini araştırmak için teleskopun Yakın Kızılötesi Spektrografını (NIRSpec) kullandı. Bu güçlü cihaz, integral alan birimi (IFU) spektroskopisi olarak bilinen bir teknikle, tek seferde yalnızca bir noktadan ziyade, teleskobun tüm görüş alanı boyunca eş zamanlı olarak spektrum toplayabilir. Bu onların aynı anda kuasar'ı incelemelerine olanak sağladı. galaksi ve daha geniş çevre.

Kuasar'ı çevreleyen çeşitli akıntıların ve rüzgarların hareketini anlamak için spektroskopi kritik öneme sahipti. Gazların hareketleri yaydıkları ve yansıttıkları ışığı etkileyerek hızlarına ve yönlerine göre ışığın kırmızıya veya maviye kaymasına neden olur. Ekip, iyonize izleme yoluyla bu hareketi görüp karakterize edebildi. oksijen NIRSpec spektrumunda. IFU gözlemleri özellikle yararlı oldu; ekip, kuasarın etrafındaki geniş bir alandan spektrum toplama yeteneğinin tüm avantajlarından yararlandı.

Daha önce yapılan çalışmalar arasında, diğerlerinin yanı sıra, NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu ve Gemini-Kuzey teleskopundaki Yakın Kızılötesi İntegral Alan Spektrometresi cihazı, kuasarın güçlü dışarı akışlarına dikkat çekti ve gökbilimciler, ev sahibi galaksinin görünmeyen bir ortakla birleşiyor olabileceği yönünde spekülasyon yapmıştı. Ancak ekip, Webb'in NIRSpec verilerinin, yalnızca bir galaksiye değil, onun etrafında dönen en az üç galaksiye daha baktıklarını açıkça göstermesini beklemiyordu. Geniş bir alan üzerindeki IFU spektrumları sayesinde, çevredeki tüm bu malzemenin hareketleri haritalanabildi ve SDSS J165202.64+172852.3'ün aslında yoğun bir gökada oluşumu düğümünün parçası olduğu sonucuna varıldı.

"Bu erken dönemde bilinen çok az sayıda galaksi protokümesi var. Onları bulmak zor ve Büyük Patlama'dan bu yana çok az kişinin oluşmaya zamanı oldu." dedi gökbilimci Dominika Wylezalek Heidelberg Üniversitesi Araştırmayı bu konuda yönlendiren Almanya'daki yıldızsı gökcismi. "Bu, yoğun ortamlardaki galaksilerin nasıl evrimleştiğini anlamamıza yardımcı olabilir... Bu heyecan verici bir sonuç."

Ekip, NIRSpec'in IFU gözlemlerini kullanarak bu kuasarın üç galaktik yoldaşını doğruladı ve bunların nasıl bağlantılı olduğunu gösterdi. Hubble'ın arşiv verileri daha da fazlasının olabileceğini gösteriyor. Hubble'ın Geniş Alan Kamerası 3'ten alınan görüntüler, kuasar ve galaksisini çevreleyen geniş malzemeyi göstermiş ve bu çalışma için onun dışarı akışı ve ev sahibi galaksi üzerindeki etkilerinin seçilmesine yol açmıştı. Ekip şimdi, bütün bir gökada kümesinin çekirdeğine bakıyor olabileceklerinden şüpheleniyor; bu ancak şimdi Webb'in net görüntülemesiyle ortaya çıktı.

"Verilere ilk bakışımız, komşu galaksiler arasındaki büyük etkileşimlerin açık işaretlerini hızla ortaya çıkardı." paylaşılan ekip üyesi Andrey Vayner Johns Hopkins Üniversitesi ABD'nin Baltimore kentinde. "NIRSpec cihazının hassasiyeti hemen belli oldu ve kızılötesi spektroskopide yeni bir çağda olduğumuz benim için açıktı."

Doğrulanan üç galaksinin birbirlerinin etrafında inanılmaz derecede yüksek hızlarda döndüğü, büyük miktarda kütlenin mevcut olduğunun bir göstergesi. Bu kuasarın etrafındaki bölgeye ne kadar yakın bir şekilde yığıldıkları da hesaba katıldığında ekip, bunun erken dönemde gökada oluşumunun bilinen en yoğun alanlarından birine işaret ettiğine inanıyor. Evren. “Yoğun bir karanlık madde düğümü bile bunu açıklamak için yeterli değil” Wylezalek diyor. "İki büyük karanlık madde halesinin birleştiği bir bölge görebileceğimizi düşünüyoruz."

Wylezalek'in ekibi tarafından yürütülen çalışma, Webb'in evrenin erken dönemlerine yönelik araştırmalarının bir parçası. Zamanda geriye bakma konusunda benzeri görülmemiş bir yeteneğe sahip olan teleskop, ilk galaksilerin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini, kara deliklerin nasıl oluştuğunu ve Evrenin yapısını nasıl etkilediğini araştırmak için halihazırda kullanılıyor. Ekip, bu beklenmedik galaksi ön kümesine yönelik takip gözlemleri planlıyor ve bunu, bunun gibi yoğun, kaotik galaksi kümelerinin ne kadar oluştuğunu ve kalbindeki aktif, süper kütleli kara delikten nasıl etkilendiğini anlamak için kullanmayı umuyor.

Öncelikle galaktik rüzgarlar ve kuasar geribildirimi sorununa dönmeyi hedefliyorlar. Kuasarların, bu geri bildirim mekanizması nedeniyle ev sahibi galaksilerde yıldız oluşumunun azalmasının sorumlusu olduğundan uzun süredir şüpheleniliyordu, ancak ikisini birbirine bağlayacak sağlam kanıtlar elde etmek zordu. Mevcut gözlemler, Webb ile her biri Evrenin geçmişinde farklı zamanlarda olan üç kuasarın inceleneceği bir kümedeki ilk gözlemlerdir.

“Uzaktaki bir kuasarın inanılmaz derecede parlak ışığını, çok daha sönük olan gökadadan ve yoldaşlarından ayırmak yerden neredeyse imkansızdır. Geri bildirim üretebilecek galaktik rüzgarların ayrıntılarını ortaya çıkarmak daha da zorlayıcıdır." ABD'nin Memphis kentindeki Rhodes College'dan ekip üyesi David Rupke'yi paylaştı. "Artık Webb ile bunun değiştiğini görebiliyoruz."

Bu araştırma Webb'in Erken Yayın Bilim (ERS) Programlarının bir parçası olarak tamamlandı. Bu gözlemler Webb'in bilim operasyonlarının ilk 5 ayı boyunca gerçekleşiyor. Bu sonucu veren Webb gözlemleri ERS programından #1335 alınmıştır.

Dergi Referansı

1. Dominika Wylezalek, Andrey Vayner, David SN 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 PH Nesvadba, Patrick Ogle, Eckhard Sturm. JWST Erken Yayın Bilim Programı Q3D'den ilk sonuçlar: NIRSpec IFU tarafından ortaya çıkarılan az∼3 aşırı kırmızı kuasarın hayatındaki çalkantılı zamanlar. Galaksilerin Astrofiziği (astro-ph.GA); Kozmoloji ve Galaksi Dışı Astrofizik (astro-ph.CO). arXiv: 2210.10074 [astro-ph.GA]