Det har inte gått länge sedan rymdteleskopet James Webb började fungera, men data som samlats in sedan dess fortsätter att sätta nya rekord. Nyligen rapporterade forskare om en unik upptäckt – Webbs skarpa öga upptäckte flera av de äldsta galaxerna i universum. Observera att titlarna på «äldsta» galaxer har tilldelats en mängd olika objekt när deras upptäckt sker gradvis, men galaxerna som upptäckts av Webb utgör ett allvarligt problem för astronomer – allt eftersom de förstör befintliga modeller av bildandet av dessa invånare i kosmos. Således är den mest avlägsna galaxen, JADES-GS-z14-0, synlig på bilderna som den var cirka 300 miljoner år efter Big Bang (existerande minst 100 miljoner år tidigare än den tidigare rekordhållaren). Det betyder att ljuset som Webb fångade tog ungefär 13,5 miljarder år att nå oss. Den närliggande galaxen är nästan lika långt
och rankas tvåa i rankningen av de äldsta galaxerna.
James Webb-teleskopet har sett de äldsta galaxerna i universum. Bild: cdn.mos.cms.futurecdn.net
Innehåll
- 1 rekordstor galax
- 2 Varför är forntida galaxer så ljusa?
- 3 rödförskjutning
- 4 Överraskning från rymden
Rekordstor galax
Tillkännagivandet av upptäckterna, som gjordes i oktober 2023 och januari 2024, är det senaste framstegen i den pågående utforskningen av universums födelse, som teleskopet på 10 miljarder dollar har underlättat som en del av JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)-programmet. JADES syftar till att ge viktig insikt i hur stjärnor, gas och svarta hål utvecklades i urgalaxer strax efter universums födelse för 13,8 miljarder år sedan.
Dessa galaxer ansluter sig till en liten men växande population av galaxer under de första halvmiljardåren av kosmisk historia, tack vare vilken vi kan studera stjärnpopulationer och de karakteristiska strukturerna för de kemiska elementen i dem, säger studiens medförfattare Francesco D'Eugenio vid Kavli-institutet av kosmologi.< /p>
JADES-GS-z14-0-galaxen som observerats av Webb är för närvarande det mest avlägsna och tidigaste objekt som någonsin upptäckts. Forskare noterar att det dök upp bara 300 miljoner år efter Big Bang.
Bilden som tagits av rymdteleskopet James Webb visar den äldsta galaxen som någonsin upptäckts. Bild: NASA/ESA/CSA/STSc/B. Robertson (UC Santa Cruz)/B. Johnson (CfA)/S. Tacchella (Cambridge)/P. Cargile (CfA)
Detta är intressant: De märkligaste galaxerna i universum
JADES-GS-z14-0 är dock inte bara känd för sitt avstånd från jorden och sin ålder. Med en bredd på cirka 1600 ljusår skiljer sig detta rymdobjekt från andra i sin storlek och ljusstyrka. Så, enligt astrofysiker, bevisar storleken på JADES-GS-z14-0 att det mesta av ljuset kommer från ett stort antal unga stjärnor, och inte från materia som faller in i det supermassiva svarta hålet i galaxens centrum, vilket är varför det kan verka mycket mindre».
Varför är forntida galaxer så ljusa?
Den extrema ljusstyrkan hos JADES-GS-z14-0 och det faktum att denna ljusstyrka tillhandahålls av unga stjärnor betyder att JADES-GS-z14-0 representerar det mest slående beviset hittills för den snabba bildningen av stora massiva galaxer i det tidiga universum .
JADES teammedlem och UC Santa Cruz-forskaren Ben Johnson noterar att Webbs upptäckt visar att galaxbildningen i det tidiga universum var mycket snabb och intensiv.
rymdteleskopet James Webb ser tidiga galaxer i rött. Så här ser den äldsta galaxen i universum ut – JADES-GSz14-0. Bild: NASA/ESA/CSA/STSc/B. Robertson (UC Santa Cruz)/B. Johnson (CfA)/S. Tacchella (Cambridge)/P. Cargile (CfA)
Det fantastiska är att James Webb-rymdteleskopet i framtiden kommer att tillåta oss att upptäcka fler sådana galaxer, kanske när universum var ännu yngre. Och detta är i sin tur ett utmärkt tillfälle att studera galaxernas ursprung och utveckling, säger forskare i ett uttalande.
Kom ihåg att James Webb-teleskopet är expert på att observera tidiga galaxer tack vare den höga infraröda känsligheten hos dess instrument, i synnerhet dess huvudsakliga bildapparat, den nära-infraröda kameran (NIRCam). Så 2023 upptäckte Webb hypotetiska stjärnor som livnär sig på mörk materia.
Vill du alltid vara medveten om de senaste nyheterna från vetenskapens och högteknologins värld? Prenumerera på vår kanal på Telegram – så att du definitivt inte missar något intressant!
Ljuset som kommer från dessa galaxer vid rymdålderns gryning har ett brett spektrum av våglängder, liknande ljuset från galaxer närmare Vintergatan. En resa som varar i miljarder år omvandlar detta ljus till lågenergi-, långvågsstrålning i de nära och infraröda områdena av det elektromagnetiska spektrumet.
Ett diagram som visar det elektromagnetiska spektrumet och dess tillhörande ljusvåglängd. Solen avger ljus över hela det elektromagnetiska spektrumet, inklusive alla färger av synligt ljus. (Bild med tillstånd från NASA:s Imagine the Universe-program)
Själva rymdens väv expanderar, och när ljus passerar genom den, ökar dess våglängd tillsammans med den. «Detta gör att ljuset «skiftar» till den röda delen av det elektromagnetiska spektrumet, därav namnet på detta fenomen – «red shift»», förklarar astronomer.
Red shift
Som vi berättade tidigare , mer avlägsna galaxer måste korsa mer rymden (som sträcker sig när de expanderar) innan deras ljus når oss, vilket är anledningen till att rödförskjutning sker.
Det är vad forskare använder för att mäta avståndet till himlaobjekt med ett känt spektrum. Och eftersom det tar en viss tid för ljus att nå ett objekt, kan detta avstånd användas för att beräkna hur länge sedan dessa galaxer existerade som vi ser dem.
Grafen visar en röd linje som går ner från vänster till höger: «denna galax bildades 300 miljoner år efter Big Bang». (Bildkredit: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI). Vetenskap: S. Carniani (High School of Natural Sciences), JADES-samarbete.)
När båda antika galaxerna först upptäcktes av Webb , teoretiserade forskare att de kunde vara himmelska grannar. Denna idé slogs dock bort i oktober förra året när JADES-teamet genomförde en djupgående analys av JADES-GS-z14-0 med NIRCam under fem dagar. Användningen av filter speciellt utformade för att identifiera tidiga galaxer bekräftade det extrema avståndet till JADES-GS-z14-0.
Vi kunde helt enkelt inte hitta någon rimlig förklaring till att denna galax helt enkelt är en granne till en närmare galax”, säger Kevin Hainlein, medlem i JADES-teamet vid University of Arizona.
Galaxen överraskade också sina upptäckare genom att dess utsläpp är rödare än väntat. Problemet visade sig vara att ljuset från JADES-GS-z14-0 «blir rött» på grund av damm som den innehåller, som kommer att bli byggstenarna för stjärnor som hjälper denna galax att växa sig ännu större.
Överraskning från rymden
En annan överraskning var upptäckten av syre i JADES-GS-z14-0. Kom ihåg att grundämnen som är tyngre än väte och helium bildas av stjärnor under deras liv och distribueras sedan över galaxer när dessa stjärnor exploderar. Närvaron av syre i JADES-GS-z14-0 kan indikera att minsten generation av stjärnor redan har levt och dött i denna mycket urgamla galax.
“Sammantaget tyder dessa observationer på att JADES-GS-z14-0 inte är som de typer av galaxer som förutspåtts av teoretiska modeller och datorsimuleringar i det mycket tidiga universum”, säger Jake Helton från observatoriet och University of Arizona.
I framtiden kommer vi att upptäcka ännu fler antika galaxer. Bild: static.scientificamerican.com
Med tanke på den observerade ljusstyrkan hos en källa kan vi förutsäga hur den kan öka över kosmisk tid, och hittills har vi inte hittat lämpliga analoger bland de hundratals andra galaxer som vi observerat vid hög rödförskjutning i vår studie, tillade han.
Med tanke på det relativt lilla område av himlen som Webb rymdteleskop undersökte för att hitta JADES-GS-z14-0, har den nya upptäckten stora konsekvenser för det förutspådda antalet ljusa galaxer vi ser i början Universum .
Missa inte: 12 konstiga kvasarer eller “Einstein-kors” upptäcktes
Så det är troligt att astronomer under det kommande decenniet, med Webbs hjälp, kommer att upptäcka många sådana lysande galaxer , kanske ännu äldre. Du kan läsa hela texten av artiklar om denna fantastiska nya upptäckt på arXiv preprint-server. Artiklar som samtidigt studerar galaxljusets egenskaper finns här och här.