Těchto šest vzdálených galaxií zachycených JWST astronomy udivuje

Tento měsíc výzkumníci odhalili výsledky jednoho z největších a nejhlubších astronomických průzkumů noční oblohy, které kdy provedl James Webb Space Telescope (JWST). Toto úsilí identifikovalo některé z nejstarších galaxií, jaké kdy byly spatřeny — během prvních 650 milionů let po zrození vesmíru při velkém třesku. Výsledky astronomy oslnily a odhalily, že hvězdy a galaxie se formovaly a vyvíjely mnohem dříve, než kdokoli čekal.

Projekt, známý jako JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), se podíval na několik oblastí oblohy, včetně jednoho v souhvězdí Fornax – které se proslavilo v roce 2004 poté, co se na něj 11 dní díval Hubbleův vesmírný dalekohled a odhalil tisíce galaxií. . Na rozdíl od HST pracuje JWST primárně na infračervených vlnových délkách světla, díky čemuž je ideální pro pozorování extrémně vzdálených galaxií, jejichž světlo se rozpíná, jak se vesmír rozpíná, takže se jeví červenější.

Hvězdné světlo z těchto objektů urazilo tak velké vzdálenosti, že to vypadalo, jako by to nebylo dlouho po velkém třesku, před 13,8 miliardami let. Astronomové měří vzdálenost pomocí faktoru známého jako rudý posuv: čím větší je rudý posuv, tím dále je objekt.

Před vypuštěním JWST v roce 2021 bylo pozorováno pouze několik desítek galaxií s rudým posuvem větším než 8. JADES identifikoval neuvěřitelných 717 galaxií, které mohou být v tomto rozsahu.¹. Zde pomáhají astronomové Příroda Dejte záplavě dat smysl tím, že vyberete některé z jejich oblíbených galaxií (seřazené od nejvzdálenějších po nejmenší) a vysvětlíte, co nás tyto objekty mohou naučit o počátcích vesmíru.

Držitel rekordu

Tato slabá červená skvrna možná nevypadá, ale je aktuálním držitelem rekordu pro nejvzdálenější známý objekt ve vesmíru. JWST objevil galaxii, známou jako JADES-GS-z13-0, koncem minulého roku a poté potvrdil², přes podrobné studie hvězdného světla, že se nachází na rudém posuvu 13,2. To znamená, že to vypadá, jako by se to stalo pouhých 320 milionů let po velkém třesku.

Galaxie je fyzicky malá, má průměr několik set světelných let, ale pumpuje nové hvězdy rychlostí srovnatelnou s dnešní Mléčnou dráhou, říká Brant Robertson, astronom z Kalifornské univerzity v Santa Cruz. To je pozoruhodné, protože vědci věřili, že první galaxie, které se ve vesmíru vytvořily, se pomalu spojují, jak se hvězdy rozhořívají a spojují. Objevují se JADES-GS-z13-0 a další podobné věci³ že rané galaxie byly ohniskem tvorby hvězd.

„Tyto galaxie jsou stavebními kameny struktury ve vesmíru,“ říká Kevin Heinlein, astronom z University of Arizona v Tucsonu. S JWST dodává: „vidíme je všude.“

Zářící psí kost

Vědci se domnívají, že tento objekt ve tvaru psí kosti má červený posuv 11,3, i když tuto vzdálenost je ještě třeba potvrdit. Za předpokladu, že to vypadá stejně, jako to bylo asi 400 milionů let po velkém třesku.

JWST detekoval více struktury dříve ve vesmíru, než kdokoli očekával: psí kosti se zdají být dvě menší galaxie v procesu slučování. Takže 400 milionů let po Velkém třesku už vesmír vytvořil hvězdy, které se spojily do galaxií, a dvě z těchto galaxií se spojily.

Než vesmírný dalekohled Jamese Webba začal zkoumat noční oblohu, vědci si nemysleli, že takový galaktický pohyb je možný tak brzy ve vesmíru. „Nečekal jsem, že v našich datech vůbec uvidím tyto typy objektů,“ říká Hainline.

Ten, kdo má (možná) první hvězdy

Při rudém posuvu 10,6 se tato galaxie jeví překvapivě jasná pouhých 430 milionů let po Velkém třesku, říká Robertson. Galaxie nazvaná GN-z11, kterou poprvé zaznamenal Hubble, se pod pohledem JWST jevila jako neuvěřitelně kompaktní koule.⁴. Tento jas může pocházet ze supermasivní černé díry v jejím středu, kolem které se spirálovitě točí chráněný plyn a prach⁵.

Jiná pozorování JWST naznačují, že tato galaxie obsahuje některé z prvních hvězd vytvořených ve vesmíru⁶. Důkazy v podobě chemicky neobvyklých kapes prvotního heliového plynu kolem okrajů galaxie jsou předběžné.

Ale první hvězdy byly složeny převážně z vodíku a helia s velmi malým počtem dalších chemických prvků. To je přesně to, co JWST mohl zaznamenat na GN-z11. Pokud ano, splní to dávný sen astronomů o objevení těchto hvězd.

Jedna velká hrudka

Tato vypouklá galaxie se nachází na rudém posuvu 8, což ji řadí asi 300 milionů let za rekordmanem. Vzhledem k hrudkovité struktuře, kterou se vyvinul, však těch 300 milionů let muselo být plných vzrušení.

Pokud by 13,8 miliard let historie vesmíru byla zkomprimována do dvouhodinového filmu, říká Hainline, prvních pět minut – které vykreslují vše, co následuje – by obsahovalo všechny rané galaxie detekované JWST. A tato masivní galaxie, která má v průměru asi 3,7 kilofarcis (12 000 světelných let), naznačuje, že vesmír byl od počátku dynamický.

Zevnitř ven

Tato malá galaxie, viděná 700 milionů let po Velkém třesku, má více hvězd, které se tvoří na jejím okraji než ve svém středu.

„Je to poprvé, co můžeme měřit vnitřní růst v tak rané fázi“ vesmíru, říká Sandro Taquila, astrofyzik z University of Cambridge ve Velké Británii. To je překvapivé, protože teorie naznačuje opak – že rané galaxie musely mít hvězdy vznikající blízko jejich středů.

Zdá se, že tato galaxie začala hned a ve svém kompaktním jádru vytvořila tolik hvězd jako nyní větší galaxie⁷. Poté se obrátil k vytváření hvězd na jejích okrajích, což je fáze, ve které ji dnes astronomové mohou vidět.

kosmická růže

Toto květinové seskupení velmi prašných, extrémně červených galaxií upoutalo pozornost týmu JADES téměř okamžitě a vysloužilo mu přezdívku Kosmická růže.

„Zaujímá zvláštní místo v srdci týmu,“ říká Stacy Albertsová, astronomka z University of Arizona v Tucsonu. „Z vědeckého hlediska je to krásná ukázka skoku JWST vpřed v pochopení toho, jak červený je vesmír.“

Galaxie Rosette spolu pravděpodobně nejsou fyzicky příbuzné, protože leží v různých vzdálenostech, které zahrnují rudý posuv 2,5 až 3,9. Ale tyto hodnoty to staví do středu „kosmického poledne“, období asi tři miliardy let po Velkém třesku, kdy galaxie formovaly hvězdy tak rychle a energicky, že vytvořily většinu hvězd známých v dnešním vesmíru.