Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest świadkiem wschodu światła gwiazd

Notatki wiodące autorstwa Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba Wyniki wczesnych połączeń galaktyk wskazują, że gwiazdy powstawały szybciej i wydajniej niż wcześniej sądzono, co ujawnia złożone gromady gwiazd i podważa obecne teorie kosmologiczne.

• Galaktyki i gwiazdy ewoluowały jeszcze szybciej wielka eksplozja Niż oczekiwano.
• Szczegółowe zdjęcia jednej z pierwszych galaktyk pokazują, że wzrost był znacznie szybszy, niż sądziliśmy.

Międzynarodowy zespół badawczy dokonał bezprecedensowych szczegółowych obserwacji pierwszego w historii połączenia galaktyk. Sugerują, że gwiazdy ewoluowały szybciej i wydajniej, niż sądziliśmy.

Wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) do obserwacji masywnego obiektu w stanie, w jakim istniał 510 milionów lat po Wielkim Wybuchu, czyli około 13 miliardów lat temu.

„Kiedy dokonywaliśmy tych obserwacji, ta galaktyka była 10 razy większa niż jakakolwiek inna galaktyka odkryta we wczesnym Wszechświecie” – mówi dr Kit Boyett, pracownik naukowy ASTRO 3D ds. wczesnych galaktyk z Uniwersytetu w Melbourne. Jest głównym autorem artykułu opublikowanego niedawno w Astronomia przyrodnicza. W artykule bierze udział 27 autorów z 19 instytucji z Australii, Tajlandii, Włoch, USA, Japonii, Danii i Chin.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, wystrzelony w 2021 roku, umożliwia astronomom oglądanie wczesnego Wszechświata w sposób, który wcześniej był niemożliwy. Obiekty, które w poprzednich teleskopach pojawiały się jako pojedyncze punkty świetlne, np Kosmiczny teleskop Hubbleujawnia jego złożoność.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pokazuje szczegóły masywnego połączenia galaktyk 13 miliardów lat temu. Źródło: Astro 3D

„To niesamowite, jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba potrafi zapewnić szczegółowy obraz galaktyk na krawędzi obserwowalnego Wszechświata, cofając się w ten sposób w czasie” – mówi profesor Michel Trinity, kierownik tematu i kierownik kontraktu ASTRO 3D First Galaxies na Uniwersytecie w Melbourne. Profesor Trinity dodaje: „To obserwatorium kosmiczne zmienia nasze rozumienie wczesnego powstawania galaktyk”.

Obserwacje w bieżącym artykule pokazują galaktykę składającą się z kilku gromad z dwoma składnikami w gromadzie głównej i długim ogonem, co wskazuje na trwające łączenie się dwóch galaktyk w większą galaktykę.

„Połączenie się jeszcze nie zakończyło, możemy to stwierdzić po tym, że nadal widzimy dwa obiekty. Długi ogon jest prawdopodobnie wynikiem odrzucenia części materiału podczas procesu łączenia jakąś sprawę” – mówi dr Boyett. „To mówi nam, że doszło do fuzji i to najdalszej w historii”.

Te i inne obserwacje wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba skłaniają astrofizyków do rewizji swoich modeli wczesnych lat Wszechświata.

„Dzięki Jamesowi Webbowi widzimy więcej obiektów we wczesnym Wszechświecie, niż się spodziewamy, a ponadto obiekty te są masywniejsze, niż nam się wydawało” – mówi dr Boyett. „Nasza kosmologia niekoniecznie jest błędna, ale nasze zrozumienie tego, jak szybko mogą powstawać galaktyki, ponieważ są one większe, niż sądziliśmy, że to możliwe”.

Inne starożytne galaktyki. Źródło: Astro 3D

Odkrycia zespołu dr Boyetta pokazują, że galaktyki te były w stanie bardzo szybko gromadzić masę w wyniku łączenia się.

Ale dr Boyetta zaskoczył nie tylko rozmiar galaktyk i prędkość, z jaką rosną. W jego artykule po raz pierwszy opisano liczbę gwiazd tworzących łączące się galaktyki, co jest kolejnym szczegółem, który udało się uzyskać dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba.

„Kiedy porównaliśmy naszą analizę spektroskopową z obrazami, znaleźliśmy dwie różne rzeczy. Obraz powiedział nam, że liczba gwiazd jest niewielka, ale spektroskopia wskazywała na bardzo stare gwiazdy. Okazuje się jednak, że obie są prawdziwe”. – mówi Boyett. Ponieważ mamy nie jedną grupę gwiazd, ale dwie.”

„Starzy mieszkańcy są tam od dawna i naszym zdaniem dzieje się tak, że łączenie się galaktyk powoduje powstawanie nowych gwiazd i to właśnie widzimy na obrazie – nowe gwiazdy na starych mieszkańcach.”

Większość badań tych odległych obiektów pokazuje bardzo młode gwiazdy, ale dzieje się tak dlatego, że młodsze gwiazdy są jaśniejsze i dlatego ich światło dominuje w danych obrazowych. Jednak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pozwala na tak szczegółowe obserwacje, że można rozróżnić obie grupy.

„Faktem jest, że spektroskopia jest tak szczegółowa, że ​​możemy dostrzec subtelne cechy starożytnych gwiazd, które w rzeczywistości mówią nam, że istnieje więcej, niż nam się wydaje” – mówi dr Boyett.

„Nie jest to całkowicie zaskakujące, ponieważ wiemy, że w historii Wszechświata z różnych powodów zdarzały się szczyty powstawania nowych gwiazd, co prowadziło do powstania wielu populacji.

„Ale po raz pierwszy naprawdę widzieliśmy je z takiej odległości”.

Artykuł ma istotne implikacje dla obecnego modelowania.

„Nasze symulacje mogłyby stworzyć obiekt podobny do tego, który zaobserwowaliśmy, mniej więcej w tym samym wieku co Wszechświat i o mniej więcej tej samej masie. Jest to jednak niezwykle rzadkie, występuje tylko jeden taki obiekt w całym modelu. Szansa na obserwację „Nasze obserwacje sugerują, że albo mieliśmy dużo szczęścia, albo nasze symulacje były błędne, a tego typu rzeczy zdarzają się częściej, niż nam się wydaje”.

„To, czego naszym zdaniem brakuje, to fakt, że gwiazdy tworzyły się wydajniej i być może właśnie to musimy zmienić w naszych modelach”.

Odniesienie: „Masywna galaktyka oddziałująca 510 milionów lat po Wielkim Wybuchu” autorstwa Kristana Boyetta, Michele Trinti, Nishy Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamina Methy, Guido Robertsa Borsaniego, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella i Benedetta Vulcani, 7 marca 2024 r., Astronomia przyrodnicza.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7