W nowym badaniu naukowcy z Uniwersytetu Missouri zagłębili się w kosmos i odkryli coś nieoczekiwanego. Korzystając z obrazów w podczerwieni zrobionych za pomocą potężnego Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba NASA (JWST), zidentyfikowali 300 obiektów, które były jaśniejsze niż powinny.
„Te tajemnicze obiekty są kandydatami na galaktyki we wczesnym kosmosie, co oznacza, że mogą to być bardzo wczesne galaktyki” – powiedział Haojing Yan, profesor astronomii w College of Arts and Science na Mizzou i współautor badania. „Jeśli nawet kilka z tych obiektów okazało się tym, za co je uważamy, nasze odkrycie może podważyć obecne poglądy na temat tego, jak powstawały galaktyki we wczesnym kosmosie – okresie, gdy pierwsze gwiazdy i galaktyki zaczęły kształtować się.”
Ale identyfikacja obiektów w kosmosie nie dzieje się natychmiast. Potrzebny jest ostrożny, krok po kroku proces, aby potwierdzić ich naturę, łącząc zaawansowaną technologię, szczegółową analizę i odrobinę detektywistycznej pracy kosmicznej.
Krok 1: Odkrycie pierwszych wskazówek
Badacze z Mizzou zaczęli używając dwóch potężnych kamer podczerwieni JWST: kamery bliskiej podczerwieni i Instrumentu średniej podczerwieni. Obydwa zostały specjalnie zaprojektowane do wykrywania światła z najdalszych miejsc w kosmosie, co jest kluczowe podczas badania wczesnego kosmosu.
Dlaczego podczerwień? Im dalej jest obiekt, tym dłużej jego światło podąża, aby nas osiągnąć.
„Ponieważ światło z tych wczesnych galaktyk podróżuje przez kosmos, rozciąga się na dłuższe fale – zmieniając się z widzialnego światła na podczerwień” – powiedział Yan. „To rozciągnięcie nazywa się przesunięciem ku czerwieni i pomaga nam określić, jak daleko te galaktyki są. Im wyższe przesunięcie ku czerwieni, tym dalej galaktyka jest od nas na Ziemi, a bliżej początku wszechświata.”
Krok 2: Wypadkowiec
Aby zidentyfikować każde z 300 kandydatów na wczesne galaktyki, badacze z Mizzou użyli ugruntowanej metody zwanej techniką wypadkowca.
„Postrzega wysokie-przesunięciowe galaktyki, szukając obiektów, które pojawiają się w czerwonych długościach fal, ale znika w niebieskich – oznaką tego, że ich światło przeszło przez ogromne odległości i czas” – powiedział Bangzheng „Tom” Sun, doktorant pracujący z Yanem i główny autor badania. „Ten zjawisko jest wskazujące na 'przerwę Lymana’, cechę spektralną spowodowaną pochłanianiem światła ultrafioletowego przez wodór atomowy. Wraz z rosnącym przesunięciem ku czerwieni, ta sygnatura przesuwa się ku czerwonym falom.”
Krok 3: Oszacowanie szczegółów
Podczas gdy technika wypadkowca identyfikuje każdego z kandydatów na galaktyki, kolejnym krokiem jest sprawdzenie, czy mogą one mieć „bardzo” wysokie przesunięcia ku czerwieni, powiedział Yan.
„Idealnie byłoby to zrobione za pomocą spektroskopii, techniki, która rozprasza światło na różne długości fal, aby zidentyfikować sygnatury, które pozwoliłyby na dokładne określenie przesunięcia ku czerwieni” – dodał.
Ale gdy pełne dane spektroskopowe są niedostępne, badacze mogą użyć techniki zwanej dopasowywaniem rozkładu energii widmowej. Metoda ta dała Sunowi i Yanowi bazę do oszacowania przesunięć ku czerwieni swoich kandydatów na galaktyki – wraz z innymi parametrami, takimi jak wiek i masa.
W przeszłości naukowcy często uważali, że te niezwykle jasne obiekty to nie były wczesne galaktyki, ale coś innego, co je imitowało. Jednak, na podstawie swoich ustaleń, Sun i Yan uważają, że te obiekty zasługują na bliższe przyjrzenie się i nie powinny być tak szybko wykluczone.
„Chociaż tylko kilka z tych obiektów zostanie potwierdzonych jako wczesne galaktyki, zmuszą nas do zmodyfikowania istniejących teorii formowania galaktyk” – powiedział Yan.
Krok 4: Ostateczna odpowiedź
Ostateczny test wykorzysta spektroskopię – złoty standard – do potwierdzenia ustaleń zespołu.
Spektroskopia rozdziela światło na różne długości fal, podobnie jak pryzmat dzieli światło na tęcze kolorów. Naukowcy używają tej techniki, aby odkryć unikalne odciski palców galaktyki, które mogą im powiedzieć, jak stary jest galaktyka, jak się formowała i z czego jest zrobiona.
„Jeden z naszych obiektów jest już potwierdzony spektroskopią jako wczesna galaktyka” – powiedział Sun. „Ale sam ten obiekt to nie wszystko. Będziemy musieli dokonać dodatkowych potwierdzeń, aby na pewno stwierdzić, czy istniejące teorie są kwestionowane.”
Badanie, „Na bardzo jasne wypadkowce wybrane za pomocą instrumentu NIRCam Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba,” zostało opublikowane w The Astrophysical Journal.
link źródłowy
