Аппарат Джеймса Уэбба уже переписывает учебники астрофизики, наблюдая галактики, более отдаленные, чем те, которые зафиксировал Хаббл
Группа астрономов проанализировала некоторые из первых снимков, сделанных прибором Webb. Их целью было выявить 55 очень далеких галактик. Одна из них, судя по всему, находится на рекордном расстоянии во времени и пространстве.
Содержание статьи:
Международная группа астрономов проанализировала некоторые данные, полученные космическим аппаратом «Джеймс Вебб», который «Джеймс Вебб» собрал, наблюдая за серией галактик с различными красными смещениями (красные смещения, возникающие в результате расширения Вселенной). Чем выше красное смещение, тем ближе галактика к моменту зарождения Вселенной; значения красного смещения выше 20 указывают на наблюдения за рождением первых звезд.
Целью данного исследования было охарактеризовать функцию светимости на высоких красных смещениях в диапазоне 8-15. Функция светимости — это инструмент, который дает количество галактик в интервале светимости. Это очень важно для понимания того, как крупномасштабная структура эволюционировала с течением времени. Действительно, она помогает нам понять, как меняется плотность ярких и тусклых галактик и насколько яркими или тусклыми они являются на самом деле.
В ходе своих исследований ученые сталкивались с яркими и тусклыми галактиками. Оказалось, что галактика прошла путь в 13,47 миллиарда лет (что соответствует красному смещению в 15). После некоторых расчетов команда пришла к выводу, что галактика имеет красное смещение 16,7. Это абсолютный и выдающийся рекорд. Красное смещение самой далекой галактики, обнаруженной Хабблом, составляло 13,2.
Галактика с красным смещением 16,7
Галактика, обнаруженная командой, называется Ceers-93316 и, предположительно, образовалась через 233 миллиона лет после Большого взрыва. Это соответствует красному смещению 16,7. Красное смещение — это термин, используемый астрономами при обсуждении расстояния до Вселенной. Как мы знаем, Вселенная расширяется. Поэтому источники света будут удаляться друг от друга до тех пор, пока им нужен свет, чтобы достичь нас. Таким образом, сегодня они находятся гораздо дальше, чем когда они впервые испустили свой свет.
Другими словами, красное смещение — это мера того, как свет от объекта «растягивается» в результате его расширения на большее количество красных волн во Вселенной. Чем больше красных смещений приписывается галактике, тем более отдаленной она является и тем раньше она появилась в истории Вселенной.
Однако Ceer S-93316 является лишь тем, что ученые называют кандидатом. Это означает, что необходимы дополнительные доказательства того, что самые далекие от наблюдаемых галактики действительно заявлены. В доказательствах некоторых исследований результаты коррелируют друг с другом по-разному, но они дополняют друг друга.
Читайте также: Телескоп Джеймса Уэбба наконец-то увидел первый свет
Один из бортовых приборов телескопа James Webb обнаружил первые фотоны, испускаемые далекой звездой. Теперь инженеры миссии могут использовать этот свет,..
Обычно бывает так, что кандидаты, использующие фотометрические исследования, должны пройти спектроскопические исследования, чтобы быть подтвержденными или отвергнутыми. Основные преимущества спектрофотометрических методов следующие:
- Спектр дает более четкое представление о том, как длины волн, первоначально испускаемых в видимом диапазоне, расширялись в инфракрасном диапазоне на протяжении истории Вселенной;
- Он выявляет химический состав объектов. Теория гласит, что первые звезды содержали только водород, гелий и небольшое количество лития, образовавшись в результате больших взрывов. Более тяжелые атомы, которые астрономы называют «металлами», должны были сформировать эти звезды и их потомков.
Обычно «красные» галактики содержат металлы от более старых звезд. И наоборот, более «синие» галактики не содержат популяций более молодых звездных металлов. Например, такие галактики, как Млечный Путь, кажутся очень «синими», потому что содержат молодые звезды.
Рекордное красное смещение 16,7 еще не подтверждено, но оно определенно недолговечно: с конца июня, когда «Джеймс Уэбб» начал свою научную работу, астрономы находили на его снимках все более отдаленные кандидаты. В последнее время научное сообщество сообщает данные об объектах со все более значительными красными смещениями.
Например, один из первых кандидатов появился в каталоге Уэбба под названием Glass. В этот каталог попала еще одна галактика. Эта немного предшествовала предыдущей галактике, но была включена в одно и то же изображение. То, что мы нашли эти две яркие галактики, стало настоящим сюрпризом, говорит Марко Кастеллано, астроном из Национального института астрофизики в Риме. Он и его коллеги не ожидали найти такие далекие галактики в этой небольшой части неба. Открытие было также подтверждено второй командой, которая идентифицировала две галактики по отдельности.
Обзор широкого неба, проводимый компанией Webb под названием Cosmic Evolution Early Release Science (Ceers) Survey, также недавно опубликовал изображение еще одной Галактики. Это еще один далекий кандидат, Ceers-J141946. Стивен Финкельштейн, возглавлявший исследование, назвал галактику Меди в честь своей дочери. Ее красное смещение составляет 14,3, поэтому он начал светить примерно через 280 миллионов лет после Большого взрыва. Хотя этот кандидат не так впечатляет, как Ceers-93316, он является большой перспективой по сравнению со временем Джеймса Уэбба.
Другое исследование, изучившее первые снимки глубокого поля Вебба, опубликованные президентом США Джо Байденом 11 июля, обнаружило две потенциальные галактики с 16 красными смещениями.
Уэбб уже переписывает учебники по астрофизике
Конечно, цель Уэбба не только в том, чтобы побить рекорды. Ему предстоит провести очень важные исследования галактик и их эволюции. Первые исследования изображений «Вебба» с глубокого поля позволили ему обнаружить удивительно большое количество галактик с удаленными дисками.
Эти данные противоречат прежним теориям. За последние несколько лет астрономы с помощью «Хаббла» пришли к выводу, что далекие галактики имеют более неправильную форму, чем их ближайшие соседи. Последние часто имеют правильную форму, например, диски, похожие на млечный путь. Поэтому считалось, что ранние галактики чаще всего искажаются в результате взаимодействия с соседними галактиками. Однако наблюдения Вебба показывают, что дискообразные галактики в десять раз более вероятны, чем считалось ранее; другая статья в журнале Prepint предполагает, что гигантские галактики сформировались во Вселенной раньше, чем было известно ранее.
Наконец, исследования химического состава галактик показывают богатую и сложную картину, открывающуюся из данных Webb. В ходе анализа первых снимков глубокого моря был изучен свет, испускаемый более чем пятью галактиками с красным смещением. Ученые обнаружили удивительное изобилие элементов, включая кислород.
Это открытие вновь противоречит тому, что мы знали. На самом деле, основываясь на предыдущих наблюдениях, астрономы определили, что химическое обогащение — процесс, в ходе которого в звездах происходит слияние водорода и гелия с образованием более тяжелых элементов — займет определенное время. Однако открытие того, что это произошло в первых галактиках, заставило пересмотреть скорость возникновения космических аппаратов. Одним словом, «Джеймс Уэбб», похоже, готов переписать учебник по астрофизике, к которому тысячи студентов готовились годами.
Первое исследование галактики Кандидат, посвященное красному смещению 16,7, можно найти здесь.
Другие цитируемые исследования можно найти в журнале Nature.
