Forskere har opdaget den ældste galakse i universet

Det er ikke længe siden, at James Webb-rumteleskopet begyndte at fungere, men de data, der er indsamlet siden da, fortsætter med at sætte nye rekorder. For nylig rapporterede forskere om en unik opdagelse – Webbs skarpe øje opdagede flere af de ældste galakser i universet. Bemærk, at titlerne på «ældste» galakser er blevet tildelt en række forskellige objekter, efterhånden som deres opdagelse sker gradvist, men galakserne opdaget af Webb udgør et alvorligt problem for astronomer – alt sammen fordi de ødelægger eksisterende modeller for dannelsen af ​​disse indbyggere i kosmos. Således er den fjerneste galakse, JADES-GS-z14-0, synlig på billederne, som den var omkring 300 millioner år efter Big Bang (eksisterende mindst 100 millioner år tidligere end den tidligere rekordholder). Det betyder, at lyset, som Webb fangede, tog cirka 13,5 milliarder år at nå os. Nabogalaksen har næsten samme afstand
og rangerer nummer to i ranglisten over de ældste galakser.

Forskere har opdaget den ældste galakse i universet. James Webb-teleskopet har set de ældste galakser i universet. Billede: cdn.mos.cms.futurecdn.net. Foto.

James Webb-teleskopet har set de ældste galakser i universet. Billede: cdn.mos.cms.futurecdn.net

Indhold

  • 1 rekordstor galakse
  • 2 Hvorfor er gamle galakser så lyse?
  • 3 rødforskydning
  • 4 Overraskelse fra rummet

Rekordstor galakse

Offentliggørelsen af ​​opdagelserne, der blev gjort i oktober 2023 og januar 2024, er det seneste fremskridt i den igangværende udforskning af universets fødsel, som $10 milliarder teleskopet har faciliteret som en del af JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) programmet. JADES sigter mod at give vital indsigt i, hvordan stjerner, gas og sorte huller udviklede sig i primordiale galakser kort efter universets fødsel for 13,8 milliarder år siden.

Disse galakser slutter sig til en lille, men voksende population af galakser i den første halve milliard år af kosmisk historie, takket være hvilken vi kan studere stjernepopulationer og de karakteristiske strukturer af de kemiske grundstoffer i dem, siger studiets medforfatter Francesco D'Eugenio fra Kavli Institute af kosmologi.< /p>

JADES-GS-z14-0-galaksen observeret af Webb er i øjeblikket det fjerneste og tidligste objekt, der nogensinde er opdaget. Forskere bemærker, at den dukkede op kun 300 millioner år efter Big Bang.

En rekordstor galakse. Den ældste galakse, der nogensinde er opdaget, dukker op på dette James Webb-rumteleskopbillede. Billede: NASA/ESA/CSA/STSc/B. Robertson (UC Santa Cruz)/B. Johnson (CfA)/S . Taccella (Cambridge)/P. Cargile (CfA) Foto.

Billedet taget af James Webb-rumteleskopet viser den ældste galakse, der nogensinde er opdaget. Billede: NASA/ESA/CSA/STSc/B. Robertson (UC Santa Cruz)/B. Johnson (CfA)/S. Tacchella (Cambridge)/P. Cargile (CfA)

Dette er interessant: De mærkeligste galakser i universet

JADES-GS-z14-0 er dog ikke kun bemærkelsesværdig for sin afstand fra Jorden og dens alder. Med en bredde på omkring 1600 lysår adskiller dette rumobjekt sig fra andre i sin størrelse og lysstyrke. Så ifølge astrofysikere beviser størrelsen af ​​JADES-GS-z14-0, at det meste af lyset kommer fra et stort antal unge stjerner og ikke fra stof, der falder ned i det supermassive sorte hul i centrum af galaksen, som er hvorfor det kunne virke meget mindre».

Hvorfor er gamle galakser så lyse?

Den ekstreme lysstyrke af JADES-GS-z14-0 og det faktum, at denne lysstyrke leveres af unge stjerner betyder, at JADES-GS-z14-0 repræsenterer det hidtil mest slående bevis for den hurtige dannelse af store massive galakser i det tidlige univers .

JADES-teammedlem og UC Santa Cruz-forsker Ben Johnson bemærker, at Webbs opdagelse viser, at galaksedannelsen i det tidlige univers var meget hurtig og intens.

Hvorfor er gamle galakser så lyse? James Webb-rumteleskopet ser tidlige galakser i rødt. Sådan ser den ældste galakse i universet ud - JADES-GSz14-0. Billede: NASA/ESA/CSA/STSc/B . Robertson (UC Santa -Cruz)/B. Johnson (CfA)/S. Tacchella (Cambridge)/P. Cargile (CfA) Foto.

James Webb-rumteleskopet ser tidlige galakser i rødt. Sådan ser den ældste galakse i universet ud – JADES-GSz14-0. Billede: NASA/ESA/CSA/STSc/B. Robertson (UC Santa Cruz)/B. Johnson (CfA)/S. Tacchella (Cambridge)/P. Cargile (CfA)

Det mest fantastiske er, at James Webb-rumteleskopet i fremtiden vil give os mulighed for at opdage flere sådanne galakser, måske da universet var endnu yngre. Og dette er til gengæld en glimrende mulighed for at studere galaksers oprindelse og udvikling, siger videnskabsmænd i en erklæring.

Husk på, at James Webb-teleskopet er ekspert i at observere tidlige galakser takket være den høje infrarøde følsomhed af dets instrumenter, især dets vigtigste billeddannende enhed, det nær-infrarøde kamera (NIRCam). Så i 2023 opdagede Webb hypotetiske stjerner, der lever af mørkt stof.

Vil du altid være opmærksom på de seneste nyheder fra videnskabens og højteknologiens verden? Abonner på vores kanal på Telegram – så du helt sikkert ikke går glip af noget interessant!

Lyset, der udgår fra disse galakser ved begyndelsen af ​​rumalderen, har en bred vifte af bølgelængder, der ligner lys fra galakser tættere på Mælkevejen. En rejse, der varer milliarder af år, konverterer dette lys til lavenergi-, langbølgelængdestråling i de nære og infrarøde områder af det elektromagnetiske spektrum.

Et diagram, der viser det elektromagnetiske spektrum og dets tilhørende lysbølgelængde. Solen udsender lys over hele det elektromagnetiske spektrum, inklusive alle farver af synligt lys. (Billede udlånt af NASAs Imagine the Universe-program)

Selve rummets stof udvider sig, og efterhånden som lyset passerer gennem det, øges dets bølgelængde sammen med det. «Dette får lyset til at «skifte» til den røde del af det elektromagnetiske spektrum, deraf navnet på dette fænomen – «red shift»», forklarer astronomer.

Rødskift

Som vi fortalte tidligere , skal fjernere galakser krydse mere rum (som strækker sig, efterhånden som de udvider sig), før deres lys når os, hvilket er grunden til rødforskydning.

Det er det, forskere bruger til at måle afstanden til himmellegemer med et kendt spektrum. Og fordi lys tager en vis tid om at nå et objekt, kan denne afstand bruges til at beregne, hvor længe siden disse galakser eksisterede, som vi ser dem.

Grafen viser en rød linje, der går ned fra venstre mod højre: «denne galakse blev dannet 300 millioner år efter Big Bang». (Billedkredit: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI). Videnskab: S. Carniani (High School of Natural Sciences), JADES-samarbejde.)

Da begge gamle galakser først blev opdaget af Webb , teoretiserede forskere, at de kunne være himmelske naboer. Denne idé blev dog fordrevet i oktober sidste år, da JADES-teamet udførte en dybdegående analyse af JADES-GS-z14-0 ved hjælp af NIRCam over fem dage. Brugen af ​​filtre specielt designet til at identificere tidlige galakser bekræftede den ekstreme afstand til JADES-GS-z14-0.

Vi kunne simpelthen ikke finde nogen plausibel forklaring på, at denne galakse simpelthen er nabo til en tættere galakse,” sagde Kevin Hainlein, medlem af JADES-teamet ved University of Arizona.

Galaksen overraskede også sine opdagere ved, at dens emission er rødere end forventet. Problemet viste sig at være, at lyset fra JADES-GS-z14-0 «bliver rødt» på grund af det støv, det indeholder, som vil blive byggestenene til stjerner, der vil hjælpe denne galakse med at vokse sig endnu større.

Overraskelse fra rummet

En anden overraskelse var opdagelsen af ​​ilt i JADES-GS-z14-0. Husk på, at grundstoffer, der er tungere end brint og helium, dannes af stjerner i løbet af deres liv og fordeles derefter i galakser, når disse stjerner eksploderer. Tilstedeværelsen af ​​ilt i JADES-GS-z14-0 kan indikere, at mindstén generation af stjerner allerede har levet og døde i denne meget gamle galakse.

“Samlet tyder disse observationer på, at JADES-GS-z14-0 ikke er som de typer galakser, der forudsiges af teoretiske modeller og computersimuleringer i det meget tidlige univers,” siger Jake Helton fra observatoriet og University of Arizona.

Overraskelse fra rummet. Vi vil opdage endnu flere gamle galakser i fremtiden. Billede: static.scientificamerican.com. Foto.

I fremtiden vil vi opdage endnu flere gamle galakser. Billede: static.scientificamerican.com

I betragtning af den observerede lysstyrke af en kilde kan vi forudsige, hvordan den kan stige over kosmisk tid, og indtil videre har vi ikke fundet egnede analoger blandt de hundredvis af andre galakser, vi observerede ved høj rødforskydning i vores undersøgelse, tilføjede han.

I betragtning af det relativt lille område af himlen, som Webb-rumteleskopet undersøgte for at finde JADES-GS-z14-0, har den nye opdagelse store konsekvenser for det forudsagte antal lyse galakser, vi ser i de tidlige dage Univers .

Gå ikke glip af: 12 mærkelige kvasarer eller “Einstein-kors” opdaget

Så det er sandsynligt, at astronomer i løbet af det næste årti med Webbs hjælp vil opdage mange sådanne lysende galakser , måske endnu mere gammel. Du kan læse den fulde tekst af artiklerne om den nye fantastiske opdagelse på arXiv preprint-serveren. Artikler, der samtidigt studerer galakselysets egenskaber, kan findes her og her.


Date:

by