James Webb Uzay Teleskobu erken dönem genç gökadaların ayrıntılı bir görünümünü ortaya koyuyor

PASADENA, Kaliforniya — Carnegie Üniversitesi’nden Gwen Ruddy ve Northwestern Üniversitesi’nden Allison Strom tarafından yürütülen yeni çalışmaya göre, Büyük Patlama’dan sadece 2 ila 3 milyar yıl sonra oluşan galaksiler alışılmadık derecede sıcak ve nikel gibi şaşırtıcı elementlerden gelen ışıkla parlıyor. Antik evrendeki “genç galaksileri” incelemek, bilim insanlarına bu devasa yıldız sistemlerinin nasıl olgunlaştığını ve geliştiğini öğretebilir.

The Astrophysical Journal Letters’da yayınlanan bulguları, Carnegie Üniversitesi’nden eski bir araştırmacı olan Rudi Wstrom tarafından geliştirilen CECILIA çalışmasının (Yıldızlararası Auroras’ta İyonize Hatları Kullanarak Kimyasal Evrimi Kısıtlamak) bir parçasıdır. Geçtiğimiz Temmuz ayında, James Webb Uzay Teleskobu’nu, ışıkları bize ulaşmak için 10 milyar yıldan fazla yolculuk yapmış olan, özel olarak seçilmiş 33 antik galaksiye yönelttiler ve yeni teleskopla bir günden fazla baktılar ve bu ilk dönemlerin en ayrıntılı görüntüsünü sağladılar. şimdiye kadar yakalanmış galaksiler.

Evrenin gençliği sırasında, bu çalışma için seçilen 33 galaksi de dahil olmak üzere birçok galaksi, yoğun bir yıldız oluşumu dönemi yaşadı. Bugün Samanyolu Galaksisi gibi bazı galaksiler, o kadar hızlı olmasa da hâlâ yeni yıldızlar oluşturuyor. Diğer galaksiler yıldız oluşumunu tamamen durdurdu. Bu yeni çalışma, gökbilimcilerin bu farklı yolların ardındaki nedenleri anlamalarına yardımcı olabilir.

İlk yazar, “Galaksilerin 14 milyar yıllık kozmik tarih boyunca nasıl büyüdüğünü ve değiştiğini anlamaya çalışıyoruz” dedi. Allison Strom. “Programımız, James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanarak kaotik bir büyüme atılımı ve değişim döneminden geçen genç galaksileri hedef alıyor. Gençler genellikle yetişkinliğe giden yollarını şekillendiren deneyimler yaşıyor. Galaksiler için de durum aynı.”

Cecilia’nın ekibi, tıpkı bir prizmanın güneş ışığını gökkuşağının renklerine ayırması gibi, bu uzak galaksilerden gelen spektrumları inceledi ve ışıklarını bileşen dalga boylarına ayırdı. Işığa bu şekilde bakmak gökbilimcilerin kozmik kaynakların sıcaklığını ve kimyasal bileşimini ölçmelerine yardımcı olur.

Rudy, “Uzak bir galaksinin şimdiye kadarki en derin spektrumunu oluşturmak için 33 galaksinin tamamının spektrumlarının ortalamasını aldık; bu, kopyalanması 600 saatlik teleskop süresi gerektiren bir şey” diye açıkladı. “Bu, çok uzak nesnelerin gelecekteki JWST gözlemlerini bilgilendirecek bir atlas oluşturmamızı sağladı.”

Araştırmacılar spektrumları kullanarak sekiz farklı elementi tanımlamayı başardılar: hidrojen, helyum, nitrojen, oksijen, silikon, kükürt, argon ve nikel.

Ruddy, “Bu galaksilerdeki bu unsurlar şaşırtıcı değil, ancak onların ışıklarını ölçme yeteneğimiz emsalsiz ve James Webb Uzay Teleskobu’nun gücünü gösteriyor” dedi.

Hidrojen ve helyumdan daha ağır olan tüm elementler yıldızların içinde oluşur. Yıldızlar süpernova gibi şiddetli olaylarla patladığında bu elementleri kozmik okyanusa fırlatırlar ve burada bir sonraki yıldız nesline dahil olurlar. Bu nedenle gökbilimciler, bu ilk gökadalarda belirli elementlerin varlığını tespit ederek yıldız oluşumunun evrim süreci boyunca nasıl değiştiğini öğrenebilirler.

Cecilia’nın ekibi, fark edilmesi özellikle zor olan nikelin varlığı karşısında şaşırdı.

Strom, “En çılgın rüyalarımda bile nikel göreceğimizi hayal etmezdim” dedi. “Yakın galaksilerde bile insanlar bunu fark etmiyor. Galakside elementin yeterince olması ve onu gözlemlemek için doğru koşulların olması gerekiyor. Kimse nikelin gözlemlenmesinden bahsetmiyor. Elementlerin sizin için gazın içinde parlaması gerekiyor. onları görmek için.” “Görmemiz için. Yani nikeli görebilmemiz için galaksilerdeki yıldızlarda benzersiz bir şeyler olabilir.”

Ortak yazarlardan biri, “James Webb Uzay Teleskobu hâlâ çok yeni bir gözlemevi” diye ekledi. Ryan Eğitmen Franklin ve Marshall Koleji’nden. “Dünyanın dört bir yanındaki gökbilimciler hâlâ teleskoptan aldığımız verileri analiz etmenin en iyi yollarını bulmaya çalışıyor.”

Başka bir sürpriz: genç galaksiler çok sıcaktı. Fizikçiler spektrumları inceleyerek galaksinin sıcaklığını hesaplayabilirler. En sıcak galaksi cepleri 9.700 santigrat derecenin veya 17.492 Fahrenheit derecenin üzerine çıkabilirken, genç galaksiler 13.350 santigrat derecenin veya 24.062 Fahrenheit derecenin üzerine ulaşır.

Ruddy, “Bu ilk galaksilerin Samanyolu’muzdan ve bugün bizi çevreleyen galaksilerden çok farklı bir kimyaya sahip olmasını bekliyorduk” dedi. “Fakat James Webb Uzay Teleskobu’nun ortaya çıkardığı şeye hâlâ şaşırıyoruz.”

Proje, adını yaklaşık 100 yıl önce Güneşimizin kimyası üzerine öncü çalışmalar yapan Cecilia Payne Gaposchkin’den alıyor. Bulguları, bilim camiasının Güneş’in yapısına ilişkin anlayışını altüst etti ve olağanüstü çalışması sonunda tanınmadan önce, yıllar boyunca haksız eleştirilere maruz kaldı.

“JWST araştırmamıza Cecilia Payne’in adını vermemiz, yıldızların kimyasal bileşimi üzerine yaptığı öncü çalışmaları onurlandırmayı amaçlıyordu. Alison ve ben, bu çok erken dönem gökadaların kimyasını ortaya koyan çalışmamızın onun mirasına dayandığının farkındayız.” dedi Rudy.

CECILIA, çarpıcı uzay teleskopuyla gözlem yapmak üzere seçilen Carnegie ve Carnegie gökbilimcileri tarafından yürütülen altı başlangıç ​​JWST projesinden ilkiydi. Bu yılın başlarında, JWST zaman tahsislerinin ikinci turu için Carnegie liderliğindeki dört girişim daha seçildi.