Космическият телескоп "Джеймс Уеб" (JWST) счупи още един рекорд, след като астрономи преглеждат данните от телескопа и откриват най-отдалечената галактика, потвърдена някога, известна като JADES-GS-z13-0.
Предишната най-стара известна галактика бе открита от космическия телескоп "Хъбъл" през юли. Тази галактика, GN-z11, датира от 400 милиона години след раждането на Вселената.
Само седмица след като бяха разкрити първите пълноцветни изображения на GN-z11, JWST счупи този рекорд с близо 100 милиона години, разкривайки, че GLASS-z13 датира само от 300 милиона години след Големия взрив.
През август JWST отново влезе в заглавията на вестниците, когато CEERS-93316 беше обявена за кандидат галактика от само 235 милиона години от началото на нашия космос.
Но нито възрастта на GLASS-z13, нито на CEERS-93316 е потвърдена от "златния стандарт" за измерване на разстоянията.
Последното откритие, публикувано на сървъра за препринти arXiv, всъщност използва златния стандарт на спектроскопията за потвърждаване на разстоянието на галактиките кандидати. Според резултатите галактиката JADES-GS-z13-0 е била заснета от JWST във вида, в който се е намирала 325 милиона години след Големия взрив.
Четирите галактики, открити по-рано от космическия телескоп "Джеймс Уеб" наистина се намират на рекордно големи разстояния. Светлината от галактиките е достигнала Земята за повече от 13,4 милиарда години, а самата Вселена е на 13,8 милиарда години - т. е., галактиките датират от период до 400 милиона години след Големия взрив, когато Вселената е била на възраст 2% от сегашната си възраст.
Малко след като започна научните си наблюдения през юли, JWST вече е наблюдавал някои от кандидат-рекордьорите, но приблизителното им разстояние се основаваше на измервания на яркостта им с помощта на различни филтри.
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. Червеното преместване на GN-z11 е около z = 10,957.
JADES-GS-z13-0 има червено преместване от 13,2.
Схематична времева линия на Вселената, изобразяваща мястото на рейонизацията в космическата история. Кредит: Wikimedia Commons
Астрономите могат да получат сравнително добри оценки на червеното отместване, използвайки специфични филтри на камерите си. Този метод се нарича фотометрия и е използван за оценка на червеното отместване на GLASS-z13 и CEERS-93316. Но фотометрията не е най-добрият начин за получаване на точна оценка на червеното отместване. Ако например в галактиката или около нея има много прах, обектът може да изглежда по-отдалечен, отколкото е в действителност.
Златният стандарт е спектроскопията, тъй като тя разделя светлината на съставните ѝ части. След това астрономите могат да определят кои дължини на вълните идват от звездите в галактиката и кои - от праха.
Сега както JADES-GS-z13-0, така и GN-z11, са потвърдени чрез спектроскопия с помощта на два от инструментите на космическия телескоп "Джеймс Уеб" - камерата за близкия инфрачервен диапазон (NIRCam) и спектрографа за близкия инфрачервен диапазон (NIRSpec).
Images from the Webb telescope appear to be packed with ultra-distant, early galaxies.
— Corey S. Powell (@coreyspowell) December 9, 2022
Now we have confirmation! Some of these galaxies date to 400 million years after the Big Bang -- more than 97% the way back to the beginning of time. https://t.co/wtK6rpJPNW#JWST #astronomy pic.twitter.com/AJ78gDa4V6
С помощта на инструмента NIRCam на Уебб учените наблюдават полето в девет различни инфрачервени диапазона на дължината на вълната. На базата на тези изображения (показани вляво) екипът търси бледи галактики, които са видими в инфрачервения диапазон, но чиито спектри рязко се прекъсват при критична дължина на вълната, известна като прекъсване на Лайман. След това инструментът NIRSpec на Уебб дава възможност за точно измерване на червеното преместване на всяка галактика (показано вдясно). Четири от изследваните галактики са особено специални, тъй като се оказа, че се намират в безпрецедентно ранна епоха. Тези галактики датират от по-малко от 400 милиона години след Големия взрив, когато Вселената е била само на 2 % от сегашната си възраст. Кредит: NASA, ESA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb). Brant Robertson (UC Santa Cruz), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (UOH), S. Carniani (Scuola Normale Superiore), JADES Collaboration.
JADES-GS-z13-0 е открита от Ема Къртис-Лейк (Emma Curtis-Lake) от Университета на Хертфордшир и нейните колеги в рамките на JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) - научна програма, чиято цел е да използва космическия телескоп "Джеймс Уеб" за наблюдение на най-ранната Вселена. Така беше разгледан участък от небето, който преди това бе заснет с "Хъбъл", и бе създадено ултрадълбокото поле на Хъбъл (HUDF), което през 2009 г. бе най-далечният поглед към Вселената.
С помощта на NIRCam в продължение на 10 дни изследователите търсят в района галактики, които се отличават с рязък спад на светимостта в инфрачервения диапазон при определена критична дължина на вълната, наречена прекъсване на Лайман - 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
След NIRCam галактиките с тази линия са допълнително изследвани с инструмента NIRSpec в продължение на общо 28 часа, разпределени в рамките на три дни. Това включва разглеждане на инфрачервената светлина на 250 слаби галактики и води до четирите рекордьора - четири бедни на метал галактики (според астрономите всички елементи, по-тежки от водород и хелий, са "метали").
Наблюденията с JADES сега потвърждават, че червеното преместване на галактиките наистина е най-високото измерено досега, до z=13,2. Тази галактика е съществувала още когато Вселената е била на едва 330 милиона години - преди 13,5 милиарда години. През 2023 г. са планирани допълнителни наблюдения в рамките на JADES.
В понеделник, 12 декември, в Научния институт за космически телескоп (STSI) в Балтимор се проведе пресконференция по повод на това потвърждение.
Справка:
Discovery and properties of the earliest galaxies with confirmed distances
B. E. Robertson et al. (or arXiv:2212.04480v1 [astro-ph.GA] for this version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.04480
Spectroscopy of four metal-poor galaxies beyond redshift ten
Emma Curtis-Lake et al. JADES_CurtisLake.pdf
Източник: NASA’s Webb Reaches New Milestone in Quest for Distant Galaxies, blogs.nasa.gov
Още по темата
Космос
"Джеймс Уеб" предостави най-подробния анализ досега на атмосферата на екзопланета
Космос
Най-отдалечените звездни купове, виждани някога, и за малко да ги пропуснем
Космос
Последната загадка на космическия телескоп Джеймс Уеб? "Кандидат - галактиката на Шрьодингер"
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари