Chociaż może nie wyglądać zbyt dobrze na zdjęciach, wyglądając jak świecąca pomarańczowa plama światła, galaktyka Macy’s pokazuje, że jeśli chodzi o przestrzeń kosmiczną, pozory mogą mylić.
Jako jeden z pierwszych obiektów schwytanych przez potężny Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba latem 2022 roku, ta prosta plamka wyznacza początek nowej ery astronomii, tak starożytnej jak ona.
Teraz naukowcy oficjalnie potwierdzili dokładny wiek wszechświata do punktu, w którym widzimy galaktykę Macy’s, dochodząc do wniosku, że ten świat jest rzeczywiście jedną z najstarszych sfer, jakie kiedykolwiek odkryto. Obserwacje zespołu wykazały, że galaktyka Maisie istniała, gdy wszechświat liczący 13,8 miliarda lat miał około 390 milionów lat, co jest niezwykle młodym okresem jak na naszą kosmiczną przestrzeń.
To czyni ją jedną z czterech najstarszych galaktyk widzianych kiedykolwiek ludzkimi oczami.
„Ta galaktyka istnieje na tyle wcześnie we wszechświecie, że nie moglibyśmy jej zobaczyć bez JWST” – powiedział Stephen Finkelstein, astronom z University of Texas w Austin i główny badacz badań. Badanie naukowe wczesnej publikacji kosmicznej ewolucji (CEERS), powiedział Space.com. „To była niezbadana granica, na której tak naprawdę nie wiedzieliśmy, jak powstają galaktyki ani jak wyglądają, dopóki nie poszliśmy i nie szukaliśmy ich za pomocą JWST. Kiedy pierwsze dane pojawiły się zeszłego lata, Galaktyka Macy’s była jedną z pierwszych zidentyfikowanych galaktyk w dawnych czasach”.
A ważna galaktyka zasługuje na specjalną nazwę.
Powiązany: W jaki sposób supermasywne czarne dziury stały się tak duże tak szybko zaraz po Wielkim Wybuchu?
Co dostałeś na dziewiąte urodziny? Missy cię pokonała
Spośród innych galaktyk dostrzeżonych przez JWST, które mają nieco suche i formalne nazwy, takie jak CEERS 1019, CEERS 2782 i CEERS 746, galaktyka Maisie wyraźnie się wyróżnia.
Wczesna galaktyka faktycznie wzięła swoją nazwę od córki Finkelsteina, która w tym roku kończy 10 lat. Oznacza to, że mała Maisie dołącza do listy gwiazd, takich jak szwajcarski astronom Fritz Zwicky, francuski astronom Edouard Jean-Marie Stephan i amerykański astronom Carl Kennan-Sv, z których wszystkie mają swoje nazwy galaktyk. Żadnemu z tych wpływowych uczonych nie udało się osiągnąć tak pomyślnego wyczynu w młodym wieku dziewięciu lat, w przeciwieństwie do Maisie.
„Znaleźliśmy galaktykę w danych JWST w dniu 9. urodzin mojej córki. Moja córka ma na imię Maisie i prosiła mnie, abym nazwał galaktykę jej imieniem, a ja powiedziałem jej, że nie wolno nam tego robić. Ale ponieważ znaleźliśmy w dniu jej urodzin, po prostu zacząłem nazywać to galaktyką.” Maisie – wyjaśnił Finkelstein. „Kiedy przyszedł czas na napisanie artykułu i zastanawialiśmy się, jak nazwać galaktykę, ponieważ już ją nazywaliśmy, ludzie zasugerowali, żebyśmy umieścili tam„ Galaktykę Maisie ”i zobaczyli, co się stanie. Udało nam się to przebrnąć i opublikować to pod tą nazwą”.
Według jej taty, sama Maisie nie mogłaby być szczęśliwsza, dzieląc imię z tak ważną galaktyką.
Ale chociaż Finkelstein raczej nie pomyli wieku swojej córki, galaktyki we wczesnym wszechświecie są nieco trudniejsze do określenia wieku jego córki. Oznacza to, że potwierdzenie wieku Wszechświata w czasie, gdy JWST dostrzegło bardzo szczególną galaktykę Maisie, zostało dokładnie zbadane.
Widząc czerwień: jak astronomowie potwierdzili wiek galaktyki Macy’s
Aby określić, jak daleko znajduje się galaktyka, jak długo dociera do nas jej światło, a zatem w jakim okresie znajdował się Wszechświat w czasie, gdy ją widzieliśmy, astronomowie używają miary zwanej „przesunięciem ku czerwieni”.
Różne długości fal światła odpowiadają różnym kolorom; Tak więc w widmie widzialnym światło o niskiej częstotliwości o dużej długości fali jest czerwone, a światło o wysokiej częstotliwości o małej długości fali jest niebieskie.
Kiedy światło podróżuje do nas przez wszechświat z odległego źródła, takiego jak wczesna galaktyka, ekspansja wszechświata powoduje, że to źródło jednocześnie oddala się od nas. To z kolei powoduje, że długości fal światła emitowanego przez źródło rozciągają się, powodując utratę energii i zmianę częstotliwości. Innymi słowy, raz niebieskie światło o wysokiej częstotliwości i krótkiej długości fali zmienia się w czerwonawe światło o niskiej częstotliwości i długiej długości fali.
Astronomowie nazywają tę zmianę „przesunięciem ku czerwieni”, ponieważ światło jest zasadniczo „przesunięte” w kierunku czerwonego końca widma elektromagnetycznego. W końcu światło to może przenikać przez wodę podczerwoną. Światło podczerwone nie jest widoczne dla ludzkiego oka.
Im dłużej kosmiczne światło podróżuje, tym bardziej intensywne jest przesunięcie ku czerwieni. W przypadku wczesnych galaktyk, takich jak galaktyka Macy’s, światło podróżowało przez około 10 miliardów lat, zanim uderzyło w lustra JWST. W rezultacie światło, które mogło opuścić Galaktykę Macy’s jako część widzialnego obszaru widma elektromagnetycznego, zostało skierowane do sekcji podczerwieni, zanim dotarło do obserwatorium kosmicznego.
Ale właśnie dlatego JWST jest tak wspaniałym narzędziem do wyszukiwania rzeczy we wczesnym wszechświecie.
Wystrzelony w Boże Narodzenie 2021 r. potężny teleskop kosmiczny jest biegły w obserwowaniu długofalowego światła podczerwonego. Rzeczywiście, Finkelstein był jasny, że odkrycie galaktyki Maisie nie byłoby możliwe przed okresem JWST.
„Tak naprawdę nie widzieliśmy tego przed JWST” – wyjaśnił. „Kosmiczny Teleskop Hubble’a nie był wystarczająco duży i, co ważniejsze, obejmował „wystarczająco czerwone” długości fal, aby zobaczyć tak odległą, silnie przesuniętą ku czerwieni galaktykę”.
Wstępne szacunki przesunięcia ku czerwieni, a tym samym wieku, galaktyki Macy’s opierały się na fotometrii, która polega na analizie jasności obrazów przy użyciu niewielkiej liczby filtrów szerokoczęstotliwościowych. Obliczenia te wskazują, że galaktyka ma przesunięcie ku czerwieni 11,8. Ale Finkelstein i zespół CEERS chcieli dokładniej oszacować wiek.
W tym celu przeprowadzili dalsze obserwacje za pomocą spektrometru bliskiej podczerwieni JWST (NIRSpec). Pozwoliło to Finkelsteinowi i jego współpracownikom spojrzeć na linie widmowe utworzone w danych świetlnych, które są podyktowane procesami absorpcji i emisji pierwiastków chemicznych przy określonych długościach fal. Stamtąd mogą określić rzeczywiste przesunięcie ku czerwieni galaktyki Macy’s. Wygląda na 11,4.
Oznacza to, że galaktyka Macy’s była technicznie widziana we wszechświecie znacznie później, niż początkowo szacowano, o współczynnik dziesiątek milionów lat. Jednak nadal jest uważany za bardzo przestarzały. JWST przejął galaktykę zaledwie 390 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Jaki był wszechświat, kiedy widziano galaktykę Macy’s?
Finkelstein wyjaśnił, że Galaktykę Macy’s można odróżnić od galaktyk we współczesnym wszechświecie, w tym Drogi Mlecznej, ponieważ jest znacznie mniejsza. Rozmiar ten wynika z gęstego stanu, w jakim znajdował się wszechświat w tamtej epoce w historii kosmosu.
„Wszechświat był bardzo energetyczny, kiedy widziano galaktykę Macy’s, ponieważ była znacznie mniejsza niż obecnie. Więc wszystko zostało skompresowane do znacznie mniejszych rozmiarów” – powiedział Finkelstein. Poza tym galaktyki były wtedy znacznie bliżej siebie, często się łącząc. A ponieważ Wszechświat miał wtedy zaledwie około 400 milionów lat, w zasadzie wszystkie gwiazdy wokół nas były młode, więc było wtedy dużo jaśniejszych, bardziej niebieskich gwiazd niż tam. Widzimy to dzisiaj w galaktykach”.
Galaktyka Macy’s różni się także od większości „nowoczesnych” galaktyk tym, że w momencie, w którym ją obserwujemy, wydaje się szybko generować młode, niebieskie gwiazdy. Zostało zrobione w okresie istnienia galaktyki, który astronomowie nazwali „wybuchem gwiazd”.
Ponieważ jej młode gwiazdy są jasne i niebieskie, oznacza to (nieco paradoksalnie), że ta silnie przesunięta ku czerwieni galaktyka jest w rzeczywistości bardziej niebieska niż oczekiwali astronomowie.
„Obecnie wokół nas są małe galaktyki, ale galaktyka Macy tworzy gwiazdy w znacznie szybszym tempie. Jest znacznie bardziej zwarta” – powiedział Finkelstein. „To naprawdę przypomina skompresowaną niebieską kulę gwiazd”.
Ten niebieski kolor mówi również, że Macy’s Galaxy ma niską zawartość ciężkich pierwiastków i ma pierwotną kompozycję składającą się głównie z wodoru i helu. Galaktyka Macy’s jest również znacznie jaśniejsza niż astronomowie spodziewali się w przypadku wczesnej galaktyki, co można znaleźć również w innych wczesnych galaktykach obserwowanych za pomocą JWST.
„Galaktyka Macy dała nam pierwszą wskazówkę, że wczesne galaktyki są nieco jaśniejsze niż się spodziewaliśmy, co ułatwia ich odnalezienie” – powiedział Finkelstein. „Nasz pomysł na to, jak gwiazdy powstawały we wczesnym wszechświecie, może wymagać niewielkiej rewizji. Możliwe, że galaktyki tworzyły gwiazdy wydajniej, niż myśleliśmy. Mogą po prostu wirować gwiazdy z większą prędkością, czyniąc galaktyki jaśniejszymi i łatwiej zobaczyć”.
Finkelstein będzie teraz kontynuował badanie galaktyki Maes za pomocą instrumentu MIRI (Medium Infrared Instrument) JWST, zagłębiając się w światowe widmo światła, starając się odkryć, jak bogata jest ona w pierwiastki ciężkie i zrozumieć, czy zawiera ona międzygwiezdne ziarna pyłu.
„Galaktyka Macy’s zdecydowanie daje nam dobry przykład tego, jak wyglądała galaktyka we wczesnym wszechświecie, a ponieważ jest tak jasna, możemy ją łatwo badać i mierzyć wiele rzeczy na jej temat, takich jak masa gwiazdy, kształt oraz ilość zawartych w nim ciężkich pierwiastków” – podsumował Finkelstein. „Ostatecznie jest to tylko jedna z wielu galaktyk, których możemy użyć do poznania wczesnego wszechświata”.
Artykuł na temat tych badań został opublikowany 14 sierpnia w czasopiśmie Nature.
„Certyfikowany guru kulinarny. Internetowy maniak. Miłośnik bekonu. Miłośnik telewizji. Zapalony pisarz. Gracz.”
More Stories
Firma zajmująca się planowaniem powierzchni handlowych CADS postrzega technologię jako odpowiedź na Święta Wielkanocne i inne sezonowe wyzwania w 2024 r. — Retail Technology Innovation Hub
Astronomowie odkryli, że woda unosi się w części przestrzeni, która tworzy planetę
Tęskniłam za nim bardzo długo! Satelita NASA i martwy rosyjski statek kosmiczny zbliżają się do siebie na swojej orbicie