Vesmírný dalekohled Jamese Webba je svědkem úsvitu hvězdného světla

Vedoucí poznámky podle Vesmírný dalekohled Jamese Webba Výsledky raných sloučení galaxií naznačují, že se hvězdy formovaly rychleji a efektivněji, než bylo dříve známo, odhalují složité hvězdokupy a zpochybňují současné kosmologické teorie.

• Galaxie a hvězdy se vyvíjely ještě rychleji velký výbuch Než se očekávalo.
• Detailní snímky jedné z prvních galaxií ukazují, že růst byl mnohem rychlejší, než jsme si mysleli.

Mezinárodní výzkumný tým provedl bezprecedentní podrobná pozorování prvního sloučení galaxií vůbec. Naznačují, že hvězdy se vyvíjely rychleji a efektivněji, než jsme si mysleli.

Použili James Webb Space Telescope (JWST) k pozorování tohoto masivního objektu, jak existoval 510 milionů let po velkém třesku – asi před 13 miliardami let.

„Když jsme provedli tato pozorování, byla tato galaxie 10krát větší než jakákoli jiná galaxie objevená v raném vesmíru,“ říká Dr. Kit Boyett, ASTRO 3D Research Fellow v raných galaxiích z University of Melbourne. Je hlavním autorem článku, který nedávno vyšel v Přírodní astronomie. Práce zahrnuje 27 autorů z 19 institucí v Austrálii, Thajsku, Itálii, USA, Japonsku, Dánsku a Číně.

Vesmírný dalekohled Jamese Webba, vypuštěný v roce 2021, umožňuje astronomům pozorovat raný vesmír způsoby, které byly dříve nemožné. Objekty, které se objevily jako jednotlivé světelné body prostřednictvím předchozích dalekohledů, např Hubbleův vesmírný dalekohledodhaluje jeho složitost.

Vesmírný dalekohled Jamese Webba ukazuje podrobnosti o masivním sloučení galaxií před 13 miliardami let. Kredit: Astro 3D

„Je úžasné vidět sílu vesmírného dalekohledu Jamese Webba při poskytování detailního pohledu na galaxie na okraji pozorovatelného vesmíru, a tím i vracet se v čase,“ říká profesor Michel Trinity, vedoucí předmětu a kontraktor ASTRO 3D First Galaxies. vedoucí na univerzitě v Melbourne. Profesor Trinity dodává: „Tato vesmírná observatoř mění naše chápání raného formování galaxií.“

Pozorování v tomto článku ukazují galaxii sestávající z několika kup se dvěma složkami v hlavní kupě a dlouhým ohonem, což ukazuje na pokračující slučování dvou galaxií do větší galaxie.

„Sloučení ještě neskončilo. Můžeme to poznat podle toho, že stále vidíme dva objekty. Dlouhý ocas je pravděpodobně důsledkem toho, že nějaký materiál byl během procesu slučování odhozen stranou. Když se dva objekty spojí, zbaví se na nějaké záležitosti,“ říká Dr. Boyett. „To nám říká, že došlo ke sloučení a toto je nejvzdálenější sloučení všech dob.“

Tato a další pozorování pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba podněcují astrofyziky k revizi svých modelů raných let vesmíru.

„S Jamesem Webbem vidíme více objektů v raném vesmíru, než očekáváme, že uvidíme, a tyto objekty jsou také hmotnější, než jsme si mysleli,“ říká Dr. Boyett. „Naše kosmologie není nutně špatná, ale naše chápání toho, jak rychle se mohou galaxie formovat, protože jsou větší, než jsme si mysleli, že je možné.“

Další starověké galaxie. Kredit: Astro 3D

Zjištění týmu Dr. Boyetta ukazují, že tyto galaxie byly schopny velmi rychle akumulovat hmotu splynutím.

Ale není to jen velikost galaxií a rychlost, jakou rostou, co překvapilo doktora Boyetta. Jeho práce poprvé popisuje počet hvězd, které tvoří splývající galaxie, což je další detail, který umožnil kosmický dalekohled Jamese Webba.

„Když jsme porovnali naši spektroskopickou analýzu s naším zobrazováním, našli jsme dvě věci, které se lišily. Snímek nám řekl, že počet hvězd byl malý, ale spektroskopie hovořila o velmi starých hvězdách. Ale ukázalo se, že obě jsou pravdivé.“ říká Boyett. Protože nemáme jednu skupinu hvězd, ale dvě.“

„Staří obyvatelé tam byli dlouhou dobu a my si myslíme, že se děje to, že slučování galaxií vytváří nové hvězdy a to je to, co vidíme na zobrazení – nové hvězdy na vrcholu starých obyvatel.“

Většina studií těchto vzdálených objektů ukazuje velmi mladé hvězdy, ale je to proto, že mladší hvězdy jsou jasnější, a tak jejich světlo převládá v zobrazovacích datech. Vesmírný dalekohled Jamese Webba však umožňuje tak podrobná pozorování, že lze obě skupiny rozlišit.

„Faktem je, že spektroskopie je tak detailní, že můžeme vidět jemné rysy starověkých hvězd, které nám ve skutečnosti říkají, že je tam víc, než si myslíme,“ říká Dr. Boyett.

„To není úplně překvapivé, protože víme, že v průběhu historie vesmíru dochází z různých důvodů k vrcholům tvorby nových hvězd, což vede k početným populacím.“

„Ale tohle je poprvé, co je opravdu vidíme na takovou vzdálenost.“

Článek má zásadní důsledky pro současné modelování.

„Naše simulace by mohly vytvořit objekt podobný tomu, který jsme pozorovali, zhruba stejného stáří jako vesmír a zhruba stejné hmotnosti. Je to však extrémně vzácné. Velmi vzácné, v celém modelu je pouze jeden z nich.“ Šance na pozorování „Naše pozorování naznačují, že máme buď velké štěstí, nebo jsou naše simulace špatné, a takové věci jsou běžnější, než si myslíme.“

„Myslíme si, že nám chybí to, že hvězdy se formovaly efektivněji, a to je možná to, co potřebujeme změnit v našich modelech.“

Reference: „Masivní interagující galaxie 510 milionů let po velkém třesku“ od Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, 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 a Benedetta Vulcani, 7. března 2024, Přírodní astronomie.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7