"Джеймс Уеб" откри 300 галактики, които не се поддават на обяснение

Ваня Милева Последна промяна на 01 септември 2025 в 00:00 226 0

Графика, показваща мистериозните обекти във Вселената, които изследователи от Университета на Мисури са идентифицирали в своето проучване.

Кредит Bangzheng “Tom” Sun/University of Missouri
Графика, показваща мистериозните обекти във Вселената, които изследователи от Университета на Мисури са идентифицирали в своето проучване.

300 необичайно ярки космически обекта, които може да са едни от най-ранните галактики, са открити в данните от космическия телескоп "Джеймс Уеб" на НАСА.

Чрез прилагане на техники като инфрачервено изображение, анализ на отпадащите частици и спектрално разпределение на енергията, екип астрономи от Университета на Мисури е идентифицирал обекти, които биха могли да накарат учените да преосмислят как са се появили галактиките след Големия взрив.

В ново проучване, учени от Университета на Мисури са се вгледали дълбоко във Вселената и са открили нещо неочаквано. Използвайки инфрачервени изображения, направени от мощния космически телескоп Джеймс Уеб (JWST) на НАСА, те са идентифицирали 300 обекта, които са били по-ярки, отколкото би трябвало да бъдат.

"Тези загадъчни обекти са кандидат-галактики от ранната вселена", отбелязва Хаодзин Йен (Haojing Yan), професор по астрономия в Колежа по изкуства и науки в Мицоу и съавтор на изследването. "Ако дори няколко от тези обекти се окажат това, което си мислим, че са, нашето откритие би могло да оспори настоящите представи за това как са се образували галактиките в ранната вселена – периода, когато първите звезди и галактики са започнали да се оформят."

Ранните галактики

Стандартният модел на Големия взрив в космологията, който най-добре описва структурата и еволюцията на Вселената, е моделът LCDM, който представлява Вселена, задвижвана от разширяване чрез тъмна енергия (представена от Lambda в уравненията) и изпълнена със студена тъмна материя (CDM).

Това е моделът, който досега е най-силно подкрепен от данните от наблюденията.

Но едно от нещата, които LCDM предсказва, е че ранните галактики би трябвало да са малки и неправилни, а чрез сблъсъци да се изградят до по-големите галактики, които виждаме днес. Това предсказание идва от компютърните симулации на ранната Вселена.

Но идентифицирането на обекти в космоса не се случва за миг. Необходим е внимателен поетапен процес, за да се потвърди тяхната природа, съчетаващ напреднали технологии, подробен анализ и малко космическа детективска работа.

Графика, показваща мистериозните обекти във Вселената, които изследователи от Университета на Мисури са идентифицирали в своето проучване.Графика, показваща мистериозните обекти във Вселената, които изследователи от Университета на Мисури са идентифицирали в своето проучване. Кредит: Bangzheng “Tom” Sun/University of Missouri

Стъпка 1: Откриване на първите улики

Изследователите от Университета на Мисури започнали с използване на две от мощните инфрачервени камери на JWST: камерата за близък инфрачервен спектър и инструмента за среден инфрачервен спектър. И двете са специално проектирани да откриват светлина от най-отдалечените места в космоса, което е ключово при изучаването на ранната Вселена.

Защо инфрачервена светлина? Защото колкото по-далеч е даден обект, толкова по-дълго време е пътувала светлината му, за да стигне до нас.

"Докато светлината от тези ранни галактики пътува през космоса, тя се разтяга към по-дълги дължини на вълните – преминавайки от видима светлина към инфрачервена", обяснява Йен. "Това разтягане се нарича червено отместване и ни помага да разберем колко далеч са тези галактики. Колкото по-голямо е червеното отместване, толкова по-далеч е галактиката от нас на Земята и толкова по-близо е до началото на Вселената."

Червено отместване

Астрономите определят разстоянието до обектите във Вселената чрез тяхното "червено отместване". По същество това е измерване на това как разширяването на Вселената е разтеглило дължината на вълната на светлината, идваща от отдалечени обекти.

По принцип това е подобно на ефекта на Доплер, който чувате, когато минава линейка. Когато линейката се отдалечава, сирената понижава височината на тона си.

В астрономията по-големите червени премествания означават, че даден обект е по-далеч, тъй като това означава, че дължината на вълната на светлината се е разтегнала повече от разширяването на Вселената.

Стъпка 2: "Отпадането"

За да идентифицират всеки от 300-те кандидати за ранни галактики, изследователите са използвали установен метод, наречен техника на отпадане.

"Той открива галактики с високо червено отместване, като търси обекти, които се появяват в по-червените дължини на вълните, но изчезват в по-сините – знак, че светлината им е пътувала през огромни разстояния и време", отбелязах Банджън "Том" Сун (Bangzheng Sun), докторант, работещ с Йен и водещ автор на изследването. "Това явление е показателно за "прекъсване на Лайман-алфа" (Lyman-alpha) – спектрална характеристика, причинена от абсорбцията на ултравиолетова светлина от неутрален водород. С увеличаването на червеното отместване тази сигнатура се измества към по-червени дължини на вълните."

Прекъсване на Лайман Прекъсването на Лайман представлява абсорбционна линия, дължаща се на разсейване на неутрален водороден газ. Чрез сравняване на положението на линията на прекъсване на Лайман (червената линия на изображението в горната част) с линия в лаборатория (т. е. в покой) може да се получи червеното отместване, а оттам и разстоянието.

Така Епохата на рейонизацията представлява период на повторна рейонизация, при който високоенергийните фотони избиват електрони от неутралните водородни атоми. Рейонизацията е предшествана от "Тъмните векове", а след това идва сегашната "Ера на материята". В случая на неутрален водороден атом минималната енергия съответства на границата на Лайман, при която цялата енергия на фотона се изразходва за отделяне на електрон от атома, в резултат на което се образуват свободен протон и свободен електрон. Теодор Лайман наблюдава, че атомният водород поглъща светлина само при определени честоти, поради което една от сериите водородни линии н се нарича серия на Лайман.  Кредит: Wikimedia Commons

Стъпка 3: Оценка на детайлите

Докато техниката на отпадане идентифицира всяка от кандидатите за галактики, следващата стъпка е да се провери дали те биха могли да бъдат с "твърде" високи червени отмествания, казва Йен.

"В идеалния случай това би се направило с помощта на спектроскопия, техника, която разпространява светлината по различни дължини на вълните, за да идентифицира сигнатури, които биха позволили точно определяне на червеното отместване", посочва Йен.

Но когато пълните спектроскопски данни не са налични, изследователите могат да използват техника, наречена спектрално разпределение на енергията. Този метод дава на Сун и Йен базова линия за оценка на червените отмествания на техните кандидат-галактики – заедно с други свойства като възраст и маса.

В миналото учените често са смятали, че тези изключително ярки обекти не са ранни галактики, а нещо друго, което ги имитира. Въз основа на своите открития обаче, Сун и Йен са уверени, че тези обекти заслужават по-внимателно разглеждане – и не бива да бъдат толкова бързо отхвърляни.

"Дори ако само няколко от тези обекти бъдат потвърдени като част от ранната Вселена, те ще ни принудят да променим съществуващите теории за формирането на галактики", коментира Йен.

Стъпка 4: Окончателният отговор

Последният тест ще използва спектроскопия – златният стандарт – за потвърждаване на откритията на екипа.
Спектроскопията разлага светлината на различни дължини на вълните, подобно на това как призмата разделя светлината на дъга от цветове. Учените използват тази техника, за да разкрият уникалния отпечатък на галактиката, който може да им каже на колко години е галактиката, как се е образувала и от какво е съставена.

"Един от нашите обекти вече е потвърден чрез спектроскопия като ранна галактика", съобщава Сун. "Но само този обект не е достатъчен. Ще трябва да направим допълнителни потвърждения, за да кажем със сигурност дали настоящите теории са оспорени."

Справка:

  1. Bangzheng Sun, Haojing Yan. On the Very Bright Dropouts Selected Using the James Webb Space Telescope NIRCam Instrument. The Astrophysical Journal, 2025; 987 (1): 60 DOI: 10.3847/1538-4357/addbe0
  2. Bangzheng Sun, Haojing Yan. On the Very Bright Dropouts Selected Using the James Webb Space Telescope NIRCam Instrument. The Astrophysical Journal, 2025; 987 (1): 60 DOI: 10.3847/1538-4357/addbe0

Източник: Early galaxies — or something else? Mizzou scientists uncover mysterious objects in the universe, University of Missouri-Columbia

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !