Новите снимки на Webb осветяват образуването на галактическа тълпа

Екип от изследователи публикува статия, базирана на нови изображения, заснети от космическия телескоп Webb. Изображенията разкриват плътна концентрация на материя в ранната вселена, което може да показва ранни етапи от формирането на галактически клъстер. Благодарение на съществуващия спектрометър Уеб успя да потвърди, че много от галактиките, заснети преди това от Хъбъл, също са част от клъстера. Той дори проследи потока газ, изпускан от най-голямата съществуваща галактика.

чертеж на спектъра

Основните устройства за тази работа са NIRSpec и близък инфрачервен спектрометър Това е част от Webb Toolkit. Въпреки че самият инструмент е доста напреднал, той работи на важни принципи за управление на неща като камерата на вашия мобилен телефон.

В тези потребителски камери сензорите записват яркостта на три различни области на видимия спектър: червено, зелено и синьо. Получените изображения се създават чрез комбиниране на тази информация, като различните области на изображението имат различен интензитет за всеки от тези цветове.

Спектрофотометърът работи и чрез проследяване на интензитета на светлината в ограничен участък от спектъра. Основната разлика е, че сегментите на изобразения спектър са много по-малки от пълния диапазон от цветове като синьото. И в този случай те изобщо не са част от цветовете – всички дължини на вълните са в инфрачервената област на спектъра. Въпреки това, точно като RGB изображения, произведени от камера, всяка част от спектъра може да бъде анализирана поотделно или комбинирана в цяло „цветно“ изображение, което включва широк диапазон от спектъра.

Защо спектрометърът е полезен за гледане на отдалечени обекти? Има два метода, които са от решаващо значение за това изследване. Първият е, че светлината от ранната Вселена става червена поради разширяването на Вселената, докато пътува към Земята. Така че енергийните фотони с дължини на вълните като ултравиолетовите постепенно се разтягат, докато бъдат записани от Webb като инфрачервени фотони. Знаейки колко точно са разтегнати, ни казва разстоянието до обектите и трябва да знаем текущата дължина на вълната, за да определим това. Спектрометърът предоставя тази информация.

Втората основна възможност, която спектрометърът предоставя, е проследяването на движещи се материали. Всички елементи имат набор от специфични дължини на вълната, при които се излъчва светлина. Но ако те са в движение спрямо наблюдател, тази дължина на вълната е или червена – или синя поради ефекта на Доплер, променяйки леко дължината на вълната (този ефект би бил в допълнение към червеното изместване, причинено от разстоянието). И така, като идентифицираме емисиите на определен елемент и видим как се изместват, можем да проследим движението на тези атоми, дори на огромни разстояния.

Активна галактика в плътен клъстер

За новата работа Уеб беше насочен към така наречения квазар или активно галактическо ядро. Той е невероятно ярък, защото цялата светлина, произведена, докато материята обикаля около свръхмасивните черни дупки в центъра на галактиките. В този случай квазарът, наречен J1652, беше идентифициран като много червен на цвят, което показва, че неговата светлина се е променила рязко до червено и така ще го видим такъв, какъвто е бил в ранната Вселена.

Изображението на Webb потвърди, че червеният цвят на J1652 се дължи на голямо червено отместване; Червеното отместване имаше стойност z ≈ 3, което означава, че се смята, че галактиката е съществувала преди повече от 11 милиарда години. Смята се, че това е бил критичен момент в еволюцията на галактиката, когато масивните енергии, излъчвани от свръхмасивни черни дупки, са започнали да изхвърлят звездообразуващата материя от галактиката, слагайки край на звездообразуването.

Друг поразителен резултат от данните от спектроскопията е, че най-малко три други обекта, открити в същия регион в изображенията на Хъбъл, изглежда имат същото червено отместване. Това означава, че те са допълнителни галактики в непосредствена близост до J1652. Като се има предвид, че цялата изобразена област обхваща 85 000 светлинни години, това представлява много висока концентрация на галактики. (За сравнение, Млечният път е с диаметър повече от 100 000 светлинни години, въпреки че е много по-голям от тези ранни галактики.)

В допълнение към потвърждаването на разстоянията, данните на Webb позволиха на изследователите да проследят йонизираните кислородни атоми, които се излъчват при подходяща дължина на вълната. Червените и сините измествания, видими в тези данни, показват, че квазарът изхвърля материал грубо към Земята и в обратната посока, в съответствие с двете струи, които често се образуват от черни дупки. Голямото количество изхвърлен материал също е в съответствие с идеята, че образуването на квазар може да сложи край на образуването на звезди чрез взривяване на суровия материал.

Но изследователите изглеждат по-заинтересовани от изключително високата плътност на галактиките в общия регион. Въз основа на количеството налична материя, изследователите екстраполираха количеството тъмна материя и заключиха, че това е област от Вселената толкова плътна, колкото сме си представяли досега, която те предполагат, че е продукт на сливането на две различни тъмни материя. аури;

arXiv файл. Резюме номер: 2210.10074 (Относно arXiv). За публикуване в Astrophysical Journal Letters.