Веб открива гиганта раног универзума

Детаљне слике једне од првих галаксија показују да је раст у раном универзуму био много бржи него што се мислило.

Астрономи тренутно уживају у плодном периоду открића, истражујући многе мистерије раног универзума.

Успешно лансирање свемирског телескопа Џејмс Веб (ЈВСТ), наследника НАСА-иног свемирског телескопа Хабл, померило је границе онога што можемо да видимо.

Посматрања сада улазе у првих 500 милиона година након Великог праска када је универзум био мање од пет одсто своје садашње старости. За људе, ово време ће чврсто ставити универзум у фазу мале деце.

Међутим, галаксије које посматрамо свакако нису инфантилне, јер нова запажања откривају галаксије које су масивније и зрелије него што се раније очекивало у тако раним временима, помажући да се препише наше разумевање формирања и еволуције галаксија.

Наш међународни истраживачки тим је недавно направио детаљна запажања без преседана једне од најстаријих познатих галаксија – назване Гз9п3, која је сада објављена у Природна астрономија.

Његово име потиче од Сарадња у стаклу (име нашег међународног истраживачког тима) и чињеница да галаксија има црвени помак од з=9,3 при чему је црвени помак један од начина за описивање удаљености до објекта – отуда Г и з9п3.

Гз9п3, најсјајнија спојена галаксија позната у првих 500 милиона година универзума (посматрано свемирским телескопом Џејмс Веб). Лево: Слика уживо показује двоструко језгро унутар централног региона. Десно: Карактеристике светлог попречног пресека откривају издужену, грудасту структуру која је резултат спајања галаксија. Кредит: НАСА

Пре само две године, Гз9п3 се појавио као једна тачка светлости Хуббле свемирски телескоп. Али користећи Свемирски телескоп Џејмс Веб Овај објекат можемо посматрати онаквим какав је био 510 милиона година касније велика експлозијапре око 13 милијарди година.

Открили смо да је Гз9п3 био масивнији и зрелији него што се очекивало за тако млад универзум, и да је заиста садржао неколико милијарди звезда.

Убедљиво, то је био најмасовнији објекат потврђен од тог времена, и израчунато је да је десет пута већи од било које друге галаксије откривене у раном универзуму.

Заједно, ови резултати сугеришу да да би галаксија достигла ову величину, звезде морају еволуирати брже и ефикасније него што смо у почетку мислили.

Спајање најудаљенијих галаксија у раном универзуму

Не само да је Гз9п3 масиван, његов сложени облик га одмах идентификује као једно од најстаријих спајања галаксија икада виђених.

ЈВСТ слика галаксије показује морфологију која је типично повезана са две галаксије у интеракцији. Спајање није завршено јер још увек видимо две компоненте.

Када се два масивна објекта споје на овај начин, они се у том процесу ослобађају неке материје. Дакле, овај одбачени материјал сугерише да је оно што смо приметили једно од најудаљенијих спајања икада.

Телескоп Џејмс Веб – највећи и најмоћнији инструмент те врсте икада лансиран у свемир – користи примарно огледало од 6,5 метара, направљено од 18 шестоугаоних огледала, прекривених слојем злата, да би произвео неке од најстаријих слика универзума. Кредит за слику: НАСА ГСФЦ/ЦИЛ/Адриана Манрикуе Гутиеррез

Затим, наша студија је заронила дубље, да би окарактерисала јата звезда која чине галаксије које се спајају. Користећи ЈВСТ, могли смо да испитамо Спектар галаксиједели светлост на исти начин на који призма цепа белу светлост у дугу.

Када се користи само сликање, већина студија ових веома удаљених објеката показује само веома младе звезде јер су млађе звезде светлије и стога њихова светлост доминира у подацима са слике.

На пример, сјајна млада популација створена галактичким спајањем, стара мање од неколико милиона година, надмашује старију популацију која је већ стара више од 100 милиона година.

Користећи Техника спектралне анализе Можемо да произведемо тако детаљна запажања да се две групе могу разликовати.

Нови модели раног универзума

Тако велика старија популација се не би очекивала с обзиром на то колико су се ране звезде формирале да буду довољно старе до овог космичког времена. Спектроскопија је толико детаљна да можемо видети суптилне карактеристике древних звезда које нам говоре да постоји више него што мислите.

Специфични елементи откривени у спектру (укључујући силицијум, угљеник и гвожђе) откривају да ова старија популација мора бити присутна да би обогатила галаксију обиљем хемикалија.

Није изненађујућа само величина галаксија, већ и брзина којом су оне нарасле до овог хемијски зрелог стања.

Ова запажања пружају доказе за брзо и ефикасно накупљање звезда и метала непосредно након Великог праска, повезано са текућим спајањима галаксија, показујући да су масивне галаксије које садрже много милијарди звезда постојале раније него што се очекивало.

Запажања пружају доказе о брзом и ефикасном нагомилавању звезда и метала непосредно након Великог праска. Кредит за слику: НАСА, ЕСА, Јеннифер Лутз (СТСцИ), Матт Моунтаин (СТСцИ), Антон М. Коикиморе (СТСцИ), ХФФ тим (СТСцИ)

Изоловане галаксије граде своје популације звезда На сајту Међутим, са ограниченим снабдевањем гасом, ово може бити спор начин за галаксије да расту.

Интеракције између галаксија могу привући нове токове чистог гаса, обезбеђујући гориво потребно за брзо формирање звезда, а спајања обезбеђују бржи канал за повећање и раст масе.

Највеће галаксије у нашем модерном универзуму имају историју спајања, укључујући и нашу Млечни пут Нарасла је до садашње величине узастопним спајањем са мањим галаксијама.

Ова запажања Гз9п3 показују да су галаксије биле у стању да брзо акумулирају масу у раном Универзуму спајањем, са ефикасношћу формирања звезда већом него што смо очекивали.

Ова и друга запажања помоћу свемирског телескопа Џејмс Веб подстичу астрофизичаре да ревидирају своје моделе раних година универзума.

Наша космологија није нужно погрешна, али наше разумевање о томе колико брзо се формирају галаксије може бити погрешно, јер су много веће него што смо мислили да је могуће.

Ова нова открића долазе у добром тренутку док се приближавамо двогодишњем року за научна посматрања направљена свемирским телескопом Јамес Вебб.

Како се укупан број посматраних галаксија повећава, астрономи који проучавају рани универзум прелазе из фазе открића у период када имамо довољно велике узорке да почнемо да градимо и усавршавамо нове моделе.

Никада није било узбудљивијег времена за разумевање тајни раног универзума.

Референца: „Масивна галаксија у интеракцији 510 милиона година након Великог праска“ од Кристана Бојетта, Мишел Тринти, Ниша Литокавалит, Антонело Калабро, Бенџамин Мета, Гвидо Робертс Борсани, Николо Далмасо, Лилан Јанг, Паола Сантини, Томазо Трио, Такер Џонес. Алаина Хенри, Цхарлотте А. Масон, Такахиро Морисхита, Тхемиа Нанаиаккара, Намрата Рои, Цхен Ванг, Адриано Фонтана, Емилиано Мерлин, Марко Цастеллано, Диего Парис, Марусха Брадац, Матт Малкан, Данило Марцхесини, Сара Масциа, Карл Глезброок, Лаура Пинтерици. , Ерос Ванзела и Бенедета Вулцани, 07.03.2024. Природна астрономија.
дои: 10.1038/с41550-024-02218-7

Студију је водила др Кејт Бојет са тимом који укључује професоре Мајкла Тринитија и Бенџамина Миту Ниццоло Далмасо Такође са Универзитета у Мелбурну и АРЦ центар изврсности за сву астрофизику неба у 3 димензије (АСТРО 3Д). Формира се међународни истраживачки тим 27 аутора из 19 институција у Аустралији, Тајланду, Италији, САД, Јапану, Данској и Кини.