Webb új fotói egy galaktikus tömeg kialakulását világítják meg

Egy kutatócsoport a Webb Űrteleszkóp által rögzített új felvételek alapján publikál egy tanulmányt. A képek a korai univerzumban sűrű anyagkoncentrációt mutatnak, ami a galaxishalmaz kialakulásának korai szakaszát jelezheti. A meglévő spektrométernek köszönhetően Webb meg tudta erősíteni, hogy a Hubble által korábban leképezett galaxisok közül sok is a halmaz része volt. Még a létező legnagyobb galaxisból kibocsátott gáz áramlását is követte.

spektrumrajz

Ennek a munkának a fő eszközei a NIRSpec, és közeli infravörös spektrométer Ez a Webb Toolkit része. Bár maga az eszköz meglehetősen fejlett, fontos alapelvek szerint működik, például a mobiltelefon kamerája.

Ezekben a fogyasztói kamerákban az érzékelők a látható spektrum három különböző régiójának fényességét rögzítik: a vörös, a zöld és a kék. Az eredményül kapott képek ezen információk kombinálásával jönnek létre, és a kép különböző területei mindegyik színhez külön intenzitással rendelkeznek.

A spektrofotométer a fény intenzitásának nyomon követésével is működik a spektrum egy korlátozott tartományában. A fő különbség az, hogy a képi spektrum szegmensei sokkal kisebbek, mint a teljes színtartomány, például a kék. És ebben az esetben egyáltalán nem részei a színeknek – minden hullámhossz a spektrum infravörös tartományában van. Azonban, csakúgy, mint a kamera által előállított RGB-képek, a spektrum minden része külön-külön elemezhető, vagy kombinálható egy teljes „színes” képpé, amely a spektrum széles tartományát tartalmazza.

Miért hasznos a spektrofotométer távoli objektumok nézéséhez? Két módszer volt, amelyek kritikusak voltak ebben a tanulmányban. Az első az, hogy a korai univerzum fénye vörös színűvé válik az univerzum tágulása miatt, miközben a Föld felé halad. Tehát a hullámhosszú, például ultraibolya energiájú fotonok fokozatosan megnyúlnak, amíg Webb infravörös fotonként rögzíti őket. Az, hogy pontosan tudjuk, mekkora a feszítésük, megmondja a tárgyak távolságát, és ennek meghatározásához ismernünk kell az aktuális hullámhosszt. A spektrométer biztosítja ezt az információt.

A spektrométer második fő funkciója a mozgó anyagok nyomon követése. Minden elemnek van egy meghatározott hullámhossza, amelyen a fényt kibocsátják. De ha mozgásban vannak egy megfigyelőhöz képest, akkor az a hullámhossz vagy piros – vagy kék a Doppler-effektus miatt, ami enyhén megváltoztatja a hullámhosszt (ez a hatás a távolság okozta vöröseltolódáson felül járna). Tehát egy adott elem kibocsátásának azonosításával és azok eltolódásának megfigyelésével nyomon követhetjük ezen atomok mozgását, akár hatalmas távolságokon is.

Aktív galaxis egy sűrű halmazban

Az új munkához Webb-t egy úgynevezett kvazárra, vagyis aktív galaktikus magra irányították. Hihetetlenül fényes, mivel az anyagként keletkező fény a galaxisok középpontjában lévő szupermasszív fekete lyukak körül kering. Ebben az esetben a J1652 nevű kvazárt nagyon vörös színűnek azonosították, ami azt jelzi, hogy a fénye erősen vörösre változott, és így olyannak fogjuk látni, amilyen a korai univerzumban volt.

Webb képalkotása megerősítette, hogy a J1652 vörös színe a nagy vöröseltolódásnak köszönhető; A vöröseltolódás értéke z ≈ 3, ami azt jelenti, hogy a galaxis több mint 11 milliárd évvel ezelőtt létezett. Úgy tartják, hogy ez egy kritikus időszak volt a galaxis evolúciójában, amikor a szupermasszív fekete lyukak által kibocsátott hatalmas energiák csillagképző anyagot kezdtek kilökni a galaxisból, ezzel véget vetettek a csillagkeletkezésnek.

A spektroszkópiai adatok másik feltűnő eredménye, hogy a Hubble-képeken ugyanabban a régióban észlelt legalább három másik objektum ugyanolyan vöröseltolódást mutat. Ez azt jelenti, hogy további galaxisok a J1652 közelében. Tekintettel arra, hogy a teljes leképezett régió 85 000 fényévet ölel fel, ez a galaxisok nagyon magas koncentrációját jelenti. (Összehasonlításképpen: a Tejútrendszer átmérője több mint 100 000 fényév, bár sokkal nagyobb, mint ezek a korai galaxisok.)

A távolságok megerősítése mellett Webb adatai lehetővé tették a kutatók számára az ionizált oxigénatomok követését, amelyek megfelelő hullámhosszon bocsátanak ki. Az ezekben az adatokban látható vörös és kék eltolódások azt mutatják, hogy a kvazár nagyjából a Föld felé lövell anyagot, és az ellenkező irányba, összhangban a fekete lyukakból gyakran kialakuló két sugárral. A kilökött anyag nagy mennyisége összhangban van azzal az elképzeléssel is, hogy a kvazárképződés véget vethet a csillagkeletkezésnek a nyersanyag szétrobbantásával.

De úgy tűnik, a kutatókat jobban érdekli a galaxisok rendkívül nagy sűrűsége az általános régióban. A jelenlévő anyag mennyisége alapján a kutatók extrapolálták a sötét anyag mennyiségét, és arra a következtetésre jutottak, hogy ez az univerzum olyan sűrű területe, mint amilyennek eddig elképzeltük, ami szerintük két különböző anyag fúziójának eredménye. . aurák;

arXiv fájl. Absztrakt szám: 2210.10074 (Az arXiv-ről). Közzétételhez az Astrophysical Journal Letters-ben.