Webb z NASA znajduje sadzę w galaktyce oddalonej o 12 miliardów lat świetlnych – i może to być klucz do powstawania gwiazd

Wznoszące się chmury sadzy mogą nie być tym, czym można się spodziewać, że astronomowie będą podekscytowani.

Ale naukowcy korzystający z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) odkryli, że pierścienie odległej galaktyki są wypełnione kosmicznym dymem.

Astronomowie odkryli złożone cząsteczki organiczne powszechnie występujące w dymie i sadzy w galaktyce oddalonej o ponad 12 miliardów lat świetlnych od Ziemi.

Jednak naukowcy uważają, że odkrycie to, dalekie od bycia oznaką zanieczyszczenia międzygalaktycznego, może pomóc nam zrozumieć, w jaki sposób gwiazdy powstawały na bardzo wczesnych etapach wszechświata.

Ponieważ ta galaktyka jest tak daleko, światło z jej pierścieni podróżowało przez miliardy lat, zanim dotarło do JWST.

To pozwoliło naukowcom obserwować galaktykę znaną jako SPT0418-47 taką, jaka była, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,5 miliarda lat – około 10 procent obecnego wieku.

Normalnie nie byłoby możliwe użycie teleskopu do zbadania czegoś tak odległego.

Jednak na szczęście dla badaczy SPT0418-47 jest prawie idealnie wyrównana z inną, bliższą galaktyką.

Tworzy to naturalne „kosmiczne szkło powiększające”, w którym światło z odległej galaktyki jest zaginane i rozciągane przez grawitację najbliższego obiektu do kształtu pierścienia zwanego „pierścieniem Einsteina” – wyjaśnił Justin Spilker, astronom z Texas A&M University i kierownik autor badania.

Światło z pierścienia Einsteina może być do 30 razy jaśniejsze niż w jakimkolwiek innym przypadku, pozwalając naukowcom zobaczyć rzeczy, które normalnie są zbyt daleko i słabo, aby je zobaczyć.

To właśnie zmotywowało go i jego zespół do zbadania tej galaktyki, powiedział dr Spilker, ponieważ „naprawdę pozwala nam to zobaczyć wszystkie bogate szczegóły tego, co składało się na galaktykę we wczesnym wszechświecie, których nie mogliśmy mieć zrobiono inaczej”.

Kedar Phadke, który kierował technicznym rozwojem projektu, powiedział, że dzięki Teleskopowi Webba naukowcy są teraz w stanie dokonywać odkryć, które wcześniej nie były możliwe.

„Takie odkrycia są dokładnie tym, do czego stworzono Webb: zrozumieniem wczesnych stadiów wszechświata w nowy i ekscytujący sposób” – powiedział Phadke.

To niesamowite, że możemy dostrzec cząstki oddalone o miliardy lat świetlnych, które znamy tutaj na Ziemi, nawet jeśli pojawiają się w sposób, który nam się nie podoba, jak smog i dym.

Światło z pierścienia Einsteina może być do 30 razy jaśniejsze niż w jakimkolwiek innym przypadku, pozwalając naukowcom zobaczyć rzeczy, które normalnie są zbyt daleko i słabo, aby je zobaczyć.

Naukowcy wykorzystali JWST i soczewkowanie grawitacyjne do badania światła podczerwonego emitowanego z odległej galaktyki, aby znaleźć obecność cząsteczek zwanych wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA).

Tworzące się w pobliżu nowo powstałych gwiazd, które emitują skupiska światła ultrafioletowego, PAH pochłaniają tę energię, stając się czymś w rodzaju chmury dymu w kosmosie.

Te długie, splątane łańcuchy atomów wodoru i węgla odgrywają ważną rolę w narodzinach gwiazd, pochłaniając energię i regulując sposób ogrzewania lub chłodzenia gazu w galaktykach.

Dr Spilker powiedział: „Te duże cząstki są bardzo powszechne w kosmosie. Astronomowie myśleli, że to dobry znak, że powstają nowe gwiazdy. Gdziekolwiek widziałeś te cząstki, małe gwiazdy również świeciły daleko.

Jednak dzięki temu nowemu odkryciu siła JWST mogła wykazać, że dym nie zawsze oznaczał ogień we wczesnych dniach wszechświata.

„Dzięki obrazom w wysokiej rozdzielczości z Webba znaleźliśmy wiele obszarów z dymem, ale bez gwiazd, oraz inne, w których powstają nowe gwiazdy, ale bez dymu” – dodał Spilker.

Oznacza to, że obecność kosmicznego dymu nie zawsze oznacza, że ​​w pobliżu powstaną gwiazdy, co podważa wcześniejsze założenia dotyczące powstawania galaktyk.

Zespół badawczy stojący za odkryciem ma teraz nadzieję, że użyje JWST, aby dowiedzieć się więcej o formowaniu się gwiazd na początku Wszechświata, planując poszukiwanie WWA w dwóch dodatkowych, odległych galaktykach.

„Teraz, gdy po raz pierwszy pokazaliśmy, że jest to możliwe, nie możemy się doczekać próby zrozumienia, czy to prawda, że ​​tam, gdzie jest dym, jest ogień” – dodał Spilker.

Być może uda nam się znaleźć galaktyki tak małe, że takie złożone cząsteczki jak ta nie miały jeszcze czasu na uformowanie się w próżni kosmicznej, więc galaktyki są tylko ogniem i nie mają dymu. Jedynym sposobem, aby się upewnić, jest spojrzenie na więcej galaktyk, miejmy nadzieję, poza tymi galaktykami.

Badanie zostało opublikowane w Natura.

Teleskop Jamesa Webba: teleskop NASA o wartości 10 miliardów dolarów został zaprojektowany do wykrywania światła z najstarszych gwiazd i galaktyk

Teleskop Jamesa Webba został opisany jako „wehikuł czasu”, który może pomóc odkryć tajemnice naszego wszechświata.

Teleskop posłuży do obserwacji pierwszych galaktyk powstałych we wczesnym Wszechświecie ponad 13,5 miliarda lat temu, obserwacji źródeł gwiazd, egzoplanet, a nawet księżyców i planet naszego Układu Słonecznego.

Masywny teleskop, który kosztował już ponad 7 miliardów dolarów (5 miliardów funtów), jest uważany za następcę Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.

Teleskop Jamesa Webba i większość jego instrumentów ma temperaturę około 40 K — około minus 387 Fahrenheita (minus 233 stopnie Celsjusza).

Jest to największy i najpotężniejszy orbitalny teleskop kosmiczny na świecie, zdolny spojrzeć wstecz na 100-200 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Obserwatorium na podczerwień, które krąży wokół niego, ma być około 100 razy potężniejsze niż jego poprzednik, Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

NASA lubi myśleć o Jamesie Webb jako o następcy Hubble’a, a nie o zastępcy, ponieważ przez jakiś czas obaj będą pracować w tandemie.

READ  Maker Space na University of Huddersfield może zmienić reguły gry dla przedsiębiorców i start-upów

Teleskop Hubble’a został wystrzelony 24 kwietnia 1990 roku za pośrednictwem promu kosmicznego Discovery z Kennedy Space Center na Florydzie.

Krąży wokół Ziemi z prędkością około 17 000 mil na godzinę (27 300 km/h) na niskiej orbicie okołoziemskiej na wysokości około 340 mil.