Naukowcy mierzą relację rozmiar-jasność galaktyk mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu
Międzynarodowy zespół naukowców zbadał relację między rozmiarem a jasnością niektórych najwcześniejszych galaktyk mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu.
Dwie wyjątkowo jasne galaktyki uchwycone w programie GLASS-JWST. Galaktyki te istniały około 450 i 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu, a ich rozmiary wynoszą odpowiednio 500 i 170 parseków.
Źródło: NASA, ESA, CSA, Tommaso Treu (UCLA)
Wynik jest częścią programu badawczego Grim Lens-Amplified Survey form Space (GLASS) Early-Release Science Program, kierowanego przez profesora Tommaso Treu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Program ma na celu zbadanie wczesnego Wszechświata, kiedy powstały pierwsze gwiazdy/galaktyki, które zjonizowały neutralny gaz we Wszechświecie w tamtym czasie i umożliwiły prześwitywanie światła. Nazywa się to erą rejonizacji.
Jednak szczegóły rejonizacji pozostawały nieznane, ponieważ teleskopy do dziś nie były w stanie szczegółowo obserwować galaktyk z tego okresu historii Wszechświata. Możliwość dowiedzenia się więcej o erze rejonizacji pomogłoby naukowcom zrozumieć, w jaki sposób gwiazdy i galaktyki ewoluowały, tworząc dzisiejszy Wszechświat.
W jednym badaniu, prowadzonym przez stypendystkę Kavli IPMU JSPS Lilan Yang, a także badacza projektu Xuheng Ding, wykorzystano wielopasmowe dane obrazowania NIRCam z programu GLASS-JWST do pomiaru rozmiaru i jasności galaktyk w celu ustalenia morfologii i relacji rozmiar-jasność do pasma spoczynkowego optycznego do UV.
Po raz pierwszy możemy badać właściwości galaktyk w spoczynkowym paśmie optycznym przy przesunięciu ku czerwieni większym niż 7 za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, a stosunek wielkości do jasności jest ważny dla określenia kształtu funkcji jasności, która wskazuje główne źródła odpowiedzialne za kosmiczną rejonizację, tj. liczne słabe lub stosunkowo mniej jasne galaktyki.
Pierwotna długość fali światła przesunie się na dłuższą, gdy podróżuje ona z wczesnego Wszechświata do nas. Zatem, długość fali pasma spoczynkowego jest używana do wyjaśnienia ich wewnętrznej długości fali, a nie obserwowanej długości fali.
Wcześniej, dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble’a, znaliśmy właściwości galaktyk tylko w paśmie spoczynkowym UV. Teraz, dzięki JWST, możemy mierzyć fale dłuższe niż UV, powiedziała pierwsza autorka pracy Yang.
Naukowcy znaleźli pierwszą optyczną relację rozmiar-jasność galaktyk z przesunięciem ku czerwieni większym niż 7, czyli około 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu, co pozwoliło im zbadać rozmiar jako funkcję długości fali. Odkryli, że mediana rozmiaru przy jasności referencyjnej wynosi około 400-600 parseków i nieznacznie spadła w optycznym paśmie spoczynkowym do UV. Ale czy tego oczekiwano?
Odpowiedź brzmi: nie wiemy, czego się spodziewać. Wcześniejsze badania symulacyjne dają szereg przewidywań – powiedziała Yang.
Zespół odkrył również, że nachylenie zależności rozmiar-jasność było nieco bardziej strome w najkrótszym paśmie długości fali, gdy pozwalało się zmieniać nachylenie.
To sugerowałoby większą gęstość jasności powierzchniowej przy krótszej długości fali, stąd mniejsza korekta niekompletności obserwacyjnej przy szacowaniu funkcji jasności, ale wynik nie jest rozstrzygający. Nie chcemy tutaj nadinterpretować – powiedziała Yang.
Artykuł zespołu został opublikowany 18 października 2022 roku w The Astrophysical Journal Letters.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
