Astronomowie pomagają znaleźć najodleglejszą galaktykę za pomocą JWST
Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał JWST do znalezienia rekordowo odległej galaktyki zaobserwowanej mniej niż 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Zdjęcie wykonane za pomocą NIRCam przedstawiające galaktykę JADES-GS-z14-0 (powiększenie), która ma przesunięcie ku czerwieni 14,32 (+0,08/-0,20). Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA)
Międzynarodowy zespół astronomów ogłosił odkrycie dwóch najwcześniejszych i najodleglejszych galaktyk, jakie kiedykolwiek widziano, datowanych na zaledwie 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Wyniki te, uzyskane przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), stanowią kamień milowy w badaniach wczesnego Wszechświata.
Odkrycia zostały dokonane przez zespół JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Daniel Eisenstein z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) jest jednym z liderów zespołu JADES i głównym badaczem programu obserwacyjnego, który ujawnił te galaktyki.
Ze względu na rozszerzanie się Wszechświata, światło z odległych galaktyk rozciąga się w trakcie swej podróży na coraz dłuższe fale. Efekt ten jest tak ekstremalny w przypadku tych dwóch galaktyk, że światło ultrafioletowe przesuwa się do długości fal podczerwonych, które może zobaczyć tylko JWST. Ponieważ światło potrzebuje czasu na podróż, bardziej odległe galaktyki są również widoczne tak, jak wyglądały wcześniej w czasie.
Dwie rekordowe galaktyki noszą nazwy JADES-GS-z14-0 i JADES-GS-z14-1, przy czym pierwsza z nich jest bardziej odległa. Oprócz tego, że jest nową rekordzistką odległości, JADES-GS-z14-0 jest niezwykła ze względu na swój rozmiar i jasność. Rozmiar galaktyki wyraźnie dowodzi, że większość światła jest wytwarzana przez dużą liczbę młodych gwiazd – powiedział Eisenstein, profesor Harvardu i kierownik Wydziału Astronomii – a nie materiał opadający na supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki, która wydawałaby się znacznie mniejsza.
Połączenie ekstremalnej jasności i faktu, że młode gwiazdy napędzają tę wysoką jasność sprawia, że JADES-GS-z14-0 jest najbardziej uderzającym dowodem na szybkie formowanie się dużych, masywnych galaktyk we wczesnym Wszechświecie.
JADES-GS-z14-0 staje się teraz archetypem tego zjawiska – powiedział dr Stefano Carniani ze Scuola Normale Superiore w Pizie, główny autor artykułu. To oszałamiające, że Wszechświat może stworzyć taką galaktykę w ciągu zaledwie 300 milionów lat.
Dowody na istnienie zaskakująco energetycznych wczesnych galaktyk pojawiły się już na pierwszych zdjęciach JWST i pojawiało się ich coraz więcej przez pierwsze dwa lata misji. Trend ten jest sprzeczny z oczekiwaniami, jakie większość astronomów miała przed uruchomieniem JWST w stosunku do teorii powstawania galaktyk.
Galaktyka JADES-GS-z14-0 była zagadką dla zespołu JADES, gdy została po raz pierwszy zauważona ponad rok temu, ponieważ pojawiła się na niebie na tyle blisko galaktyki na pierwszym planie, że zespół nie mógł być pewien, czy nie są one sąsiadkami. Jednak w październiku 2023 roku zespół JADES przeprowadził jeszcze głębsze obrazowanie – pięć pełnych dni z kamerą bliskiej podczerwieni JWST tylko w jednym polu – i użył filtrów zaprojektowanych w celu lepszego wyodrębnienia najwcześniejszych galaktyk.
Po prostu nie widzieliśmy żadnego wiarygodnego sposobu na wyjaśnienie, że ta galaktyka jest jedynie sąsiadem bardziej pobliskiej galaktyki – powiedział dr Kevin Hainline, profesor na Uniwersytecie Arizony.
Galaktyka znajduje się w polu, w którym instrument JWST Mid-Infrared Instrument przeprowadził bardzo głęboką obserwację. Jej jasność na średnich długościach fal podczerwonych jest oznaką emisji z atomów wodoru, a nawet tlenu we wczesnym Wszechświecie.
Pomimo tego, że galaktyka jest tak młoda, już teraz ciężko pracuje, tworząc pierwiastki znane nam na Ziemi – powiedział Zihao Wu, współautor drugiego artykułu na temat tego odkrycia, prowadzonego przez Jakoba Jeltona, absolwenta Uniwersytetu Arizony.
Ośmielony zespół uzyskał następnie widmo każdej z galaktyk i potwierdził swoje nadzieje, że JADES-GS-z14-0 była rzeczywiście rekordową galaktyką, a słabsza kandydatka JADES-GS-z14-1 znajdowała się niemal równie daleko.
Trzeci artykuł, prowadzony przez Branta Robertsona, profesora na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz, i Bena Johnsona, bada ewolucję tej wczesnej populacji galaktyk. Ten niesamowity obiekt pokazuje, że formowanie się galaktyk we wczesnym Wszechświecie jest bardzo szybkie i intensywne – powiedział Johnson – a JWST pozwoli nam znaleźć więcej takich galaktyk, być może wtedy, gdy Wszechświat był jeszcze młodszy. Jest to wspaniała okazja do zbadania, w jaki sposób galaktyki powstają.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
