Mnoho raných galaxií vypadalo jako nudle a surfovací prkna

Vydržte deset! Výzkumníci pomocí Webba zjistili, že mnoho vzdálených galaxií má spíše ploché eliptické disky a trubicovité tvary než spirální nebo eliptické struktury.

Připraveni zasáhnout vesmírné „vlny“ pomocí Vesmírný dalekohled Jamese Webba? Jako plavčík ve službě Webb prohlížel obzor a zahlédl vzdálené galaxie ve tvarech volejbalových míčů, frisbee, surfů a surfů.

Vědci, kteří analyzovali Webbova data, také zjistili, že galaxie podobné surfovacím prknům a nudlové galaxie byly častější, když byl vesmír starý 600 milionů až 6 miliard let. To je v rozporu s tím, co jsme dříve potvrdili pro galaxie blíže „břehu“ jinými dalekohledy. Blízké galaxie jsou často jasně definované spirály s hvězdnými rameny, které také vypadají jako létající talíře, nebo hladké elipsoidy, které také vypadají jako létající koule.

Zatím není jasné, zda se v průběhu celého kosmického času vyvinuly nové tvary galaxií. Je zapotřebí budoucího výzkumu, abychom zjistili, jak se 3D geometrie galaxií posunuly za více než 13 miliard let.

Toto jsou příklady vzdálených galaxií zachycených vesmírným teleskopem Jamese Webba NASA v rámci Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS).
Nedávný výzkum CEERS vedený Virajem Pandyou, členem NASA Hubble Fellow na Kolumbijské univerzitě v New Yorku, ukázal, že galaxie se často zdají ploché a protáhlé, jako špagety nebo surfovací prkna (podél horní řady).
Další hlavní skupinou (vlevo dole a uprostřed) jsou tenké, kotoučovité kruhové galaxie, které připomínají létající talíře.
Nakonec galaxie s kulovitým tvarem neboli létající koule tvořily nejmenší zlomek jejich nálezů (vpravo dole).
Odhaduje se, že všechny tyto galaxie existovaly, když byl vesmír starý 600 milionů až 6 miliard let.
Obrazový kredit: NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Michaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)

Webb ukazuje, že mnoho raných galaxií bylo jako nudle v bazénu a surfovací prkna

Výzkumníci analyzují obrázky z NASAVesmírný teleskop Jamese Webba zjistil, že galaxie v raném vesmíru jsou často ploché a protáhlé, jako surfovací prkna a kulečníkové nudle – a zřídka kulaté, jako volejbalové míče nebo frisbee. „Přibližně 50 až 80 % galaxií, které jsme studovali, se jeví jako plochých ve dvou rozměrech,“ vysvětlil hlavní autor Viraj Pandya, člen Hubblea v NASA. Kolumbijská univerzita v New Yorku. „Galaxie, které vypadají jako nudle v bazénu nebo surfovací prkna, se zdají být v raném vesmíru velmi běžné, což je překvapivé, protože v okolí jsou neobvyklé.“

Tým se zaměřil na širokou škálu blízkých infračervených snímků poskytnutých Webbem, známým jako Cosmic Evolution Early Evolution Science Survey (CEERS), ze kterých extrahoval galaxie, které podle odhadů existovaly v době, kdy byl vesmír starý 600 milionů až 6 miliard let. .

Zatímco většina vzdálených galaxií vypadá jako surfovací prkna a nudle v bazénu, jiné mají tvar létajících talířů a volejbalových míčů. Zdá se, že „létající koule“ nebo kulové galaxie jsou nejkompaktnějším typem v kosmickém „oceánu“ a byly také často nejméně definované. Bylo zjištěno, že frisbee jsou velké jako surfovací prkno a galaxie ve tvaru špaget podél „horizontu“, ale stávají se běžnějšími poblíž „břehu“ v sousedním vesmíru. (Porovnejte je na obrázku níže.)

Pandyův tým identifikoval čtyři hlavní klasifikace, uvedené výše jako 3D objekty a průřezy. Jsou seřazeny od nejméně po nejčastější.
Vlevo nahoře ukazuje Webbův sken klasifikaci vzácnou v raném vesmíru, ale dnes běžnou: galaxie, které mají kulový tvar, neboli salvy.
Vpravo nahoře jsou ploché kruhové disky nebo létající talíře, které jsou o něco častější.
Tvary galaxií, které dominovaly v tomto raném období, se zdají být ploché a protáhlé, jako surfovací prkna zobrazená vlevo dole nebo nudle v bazénu vpravo dole. Tato dvojice klasifikací tvoří zhruba 50 až 80 procent všech vzdálených galaxií, které dosud studovali – což je překvapení, protože tyto formy jsou v okolí neobvyklé.
Obrazový kredit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmstead (STScI), Viraj Pandya (Columbia), Hawen Zhang (University of Arizona), Lucy Redding-Ekanda (Simmons Foundation)

Kategorie, kterou budeme mít mléčná dráha Zhroutila by se galaxie, kdybychom mohli vrátit hodiny o miliardy let zpět? „Nejlepší odhad je, že to pravděpodobně vypadalo jako surfovací prkno,“ řekl spoluautor Hawen Zhang, doktorand na University of Arizona v Tucsonu. Tato hypotéza je částečně založena na nových důkazech od Webba, ve kterých teoretici „vrátili čas“, aby odhadli hmotnost Mléčné dráhy před miliardami let, která byla svázána s tehdejším tvarem.

Tyto vzdálené galaxie jsou také mnohem méně hmotné než blízké spirální a eliptické galaxie, což je předchůdce hmotnějších galaxií, jako je ta naše. „V raném vesmíru měly galaxie mnohem méně času na růst,“ řekl Karthik Iyer, spoluautor a člen NASA Hubble Fellow také na Kolumbijské univerzitě. „Identifikace dalších tříd raných galaxií je vzrušující – teď je toho hodně k analýze. Nyní můžeme studovat, jak tvary galaxií souvisí s jejich vzhledem, a poskytnout podrobnější pohled na to, jak se formovaly.“

Naše galaxie, Mléčná dráha, má ve svém jádru supermasivní černou díru obklopenou centrální vybouleninou starých, žlutých hvězd. Za tím jsou namodralá spirální ramena plná mladších hvězd, nově se tvořících hvězd a tmavých pásů prachu. Poděkování: NASA a STScI

Webbova citlivost, snímky s vysokým rozlišením a specializace na infračervené světlo umožnily týmu rychle pracovat na charakterizaci a vývoji 3D geometrických modelů mnoha galaxií CEERS. Pandya také říká, že jejich práce by nebyla možná bez rozsáhlého výzkumu prováděného astronomy pomocí NASA Hubbleův vesmírný dalekohled.

Po desetiletí nás HST oslňuje snímky některých nejstarších galaxií, počínaje tou úplně první „Deep Field“ v roce 1995 a pokračovat v základním průzkumu známém jako hloubkový extragalaktický průzkum kosmického dědictví v blízké infračervené oblasti. Deep-sky průzkumy, jako jsou tyto, přinesly mnohem větší statistiky, což přimělo astronomy k vytvoření výkonných 3D modelů vzdálených galaxií po celém světě. Kosmický čas. Dnes Webb pomáhá pokročit v tomto úsilí, přidává k velké sbírce vzdálených galaxií, které leží mimo dosah HST, a odhaluje raný vesmír mnohem podrobněji, než bylo dříve možné.

Toto je součást Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), která se skládá z několika blízkých infračervených indikátorů z NIRCam (Near Infrared Camera) na palubě vesmírného teleskopu Jamese Webba. Tato pozorování spadají do stejné oblasti studované Hubbleovým vesmírným dalekohledem, známé jako Groth Extension Bar.
Severní a východní šipky kompasu ukazují směr obrázku na obloze. Všimněte si, že vztah mezi severem a východem na obloze (při pohledu zdola) je převrácený vzhledem ke směrovým šipkám na mapě Země (při pohledu shora).
Tento obrázek ukazuje neviditelné vlnové délky blízkého infračerveného světla převedené do barev viditelného světla. Barevný klíč ukazuje, které filtry NIRCam byly použity při sběru světla. Barva názvu každého filtru je barva viditelného světla, která představuje infračervené světlo procházející tímto filtrem.
Měřítko se nazývá obloukové sekundy a je mírou úhlové vzdálenosti na obloze. Jedna úhlová sekunda se rovná úhlové míře 1/3600 jednoho stupně. Existuje 60 obloukových minut ve stupních a 60 obloukových sekund v obloukové minutě. (Úhlový průměr Měsíce je asi 30 úhlových minut.) Skutečná velikost objektu pokrývajícího jednu úhlovou sekundu na obloze závisí na jeho vzdálenosti od dalekohledu.
Obrazové poděkování: NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Michaela Bagley (UT Austin)

Webbovy snímky raného vesmíru byly jako vlny oceánu a poskytovaly nové vlny důkazů. „Hubble již dlouho ukázal, že existuje přebytek pravoúhlých galaxií,“ vysvětlil spoluautor Mark Huertas, vědecký pracovník Ústavu astrofyziky na Kanárských ostrovech. Ale vědci se stále ptají: Zdály by se další detaily lépe s citlivostí na infračervené světlo? „Webb potvrdil, že Hubbleovi neunikly žádné další rysy v galaxiích, které oba pozorovali. Webb nám navíc ukázal mnoho vzdálených galaxií s podobnými tvary, všechny velmi podrobně.“

V našich znalostech stále existují mezery – výzkumníci budou nejen potřebovat větší velikost vzorku než Webb, aby zpřesnili vlastnosti a přesné umístění vzdálených galaxií, ale také budou muset strávit spoustu času vylepšováním a aktualizací svých modelů, aby lépe odrážely přesné geometrie. Ze vzdálených galaxií. „Toto jsou první výsledky,“ řekla spoluautorka Elizabeth McGrath, odborná asistentka na Colby College ve Waterville, Maine. „Musíme se ponořit hlouběji do dat, abychom zjistili, co se děje, ale jsme z těchto prvních trendů velmi nadšení.“

Reference: „Galaxie ve tvaru banánu: odvození 3D geometrie galaxií s vysokým rudým posuvem pomocí JWST-CEERS“ od Viraj Pandya, Haowen Zhang, Mark Huertas, Karthik J. Iyer, Elizabeth McGrath, Guillermo Barro, Steven L. Finkelstein, Martin Quimmel , William J. Hartley, Henry C. Ferguson, Jehan S. Hrají: Kartaltepe, Joel Primack, Avishay Dekel, Sandra M. Faber, David C. Coe, Greg L. Bryan, Rachel S. Somerville, Ricardo O. Amorin, Pablo Arrabal Haro, Michaela B. Bagley, Eric F. Bell, Emmanuel Bertin, Luca Costantin, Romelle Dave, Mark Dickinson, Robert Feldman, Adriano Fontana, Rafael Gavazzi, Mauro Giavalesco, Andrea Grazian, Norman A. Grogen, Yuchen Guo , Changhun Han, Penny Holwerda, Lisa J. Kewley, Alison Kirkpatrick, Anton M. Quickmore, Jennifer M. Lutz, Ray A. Lucas, Laura Pinterici, Pablo G. Perez Gonzalez, Nor Pierzkal, Dale D. Kosevski, Casey Babovich, Swara Ravindranath, Kaitlyn Rose, Mark Schaefer, Raymond C. Simmons, Amber N. Strawn, Sandro Takela, Jonathan R. Trump, Alexander de la Vega, Stephen M. Wilkins, Stijn Witts, Guang Yang a Lee Aaron Young přijali, a Astrophysical Journal.
arXiv:2310.15232

Vesmírný dalekohled Jamese Webba je přední světová observatoř pro vesmírnou vědu. Webb řeší záhady naší sluneční soustavy, dívá se za vzdálené světy kolem jiných hvězd a zkoumá tajemné struktury a původ našeho vesmíru a naše místo v něm. WEB je mezinárodní program vedený NASA se svými partnery Evropskou kosmickou agenturou (ESA).Evropská kosmická agentura) a Kanadská kosmická agentura.