Vedúce poznámky podľa Vesmírny teleskop Jamesa Webba Výsledky skorých splynutí galaxií naznačujú, že hviezdy sa tvorili rýchlejšie a efektívnejšie, než sa predtým vedelo, odhaľujú komplexné hviezdokopy a spochybňujú súčasné kozmologické teórie.

• Galaxie a hviezdy sa vyvíjali ešte rýchlejšie veľký výbuch Než sa očakávalo.
• Detailné zábery jednej z prvých galaxií ukazujú, že rast bol oveľa rýchlejší, než sme si mysleli.

Medzinárodný výskumný tím vykonal bezprecedentné podrobné pozorovania prvého splynutia galaxií vôbec. Naznačujú, že hviezdy sa vyvíjali rýchlejšie a efektívnejšie, ako sme si mysleli.

Použili vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST) na pozorovanie masívneho objektu tak, ako existoval 510 miliónov rokov po Veľkom tresku – asi pred 13 miliardami rokov.

„Keď sme uskutočnili tieto pozorovania, táto galaxia bola 10-krát väčšia ako ktorákoľvek iná galaxia objavená v ranom vesmíre,“ hovorí Dr Kit Boyett, ASTRO 3D Research Fellow in Early Galaxies, z University of Melbourne. Je hlavným autorom článku, ktorý nedávno vyšiel v r Prírodná astronómia. Príspevok zahŕňa 27 autorov z 19 inštitúcií v Austrálii, Thajsku, Taliansku, USA, Japonsku, Dánsku a Číne.

Vesmírny teleskop Jamesa Webba, spustený v roku 2021, umožňuje astronómom vidieť raný vesmír spôsobmi, ktoré boli predtým nemožné. Objekty, ktoré sa javili ako jednotlivé svetelné body cez predchádzajúce teleskopy, napr Hubblov vesmírny teleskopodhaľuje jeho zložitosť.

Vesmírny teleskop Jamesa Webba ukazuje detaily masívneho splynutia galaxií pred 13 miliardami rokov. Kredit: Astro 3D

„Je úžasné vidieť silu vesmírneho teleskopu Jamesa Webba, ktorý poskytuje detailný pohľad na galaxie na okraji pozorovateľného vesmíru, čím sa vracia v čase,“ hovorí profesor Michel Trinity, vedúci predmetu ASTRO 3D First Galaxies a vedúci zmluvy. na univerzite v Melbourne. Profesor Trinity dodáva: „Toto vesmírne observatórium mení naše chápanie raného formovania galaxií.“

Pozorovania v tomto dokumente ukazujú galaxiu pozostávajúcu z niekoľkých zhlukov s dvoma zložkami v hlavnej hviezdokope a dlhým chvostom, čo naznačuje prebiehajúce zlúčenie dvoch galaxií do väčšej galaxie.

„Zlúčenie sa ešte neskončilo.“ Môžeme to povedať tak, že stále vidíme dva objekty. Dlhý chvost je pravdepodobne výsledkom odhodenia nejakého materiálu počas procesu spájania na niečom záleží,“ hovorí Dr. Boyett.

Tieto a ďalšie pozorovania pomocou vesmírneho teleskopu Jamesa Webba podnecujú astrofyzikov, aby revidovali svoje modely prvých rokov vesmíru.

„S Jamesom Webbom vidíme v ranom vesmíre viac objektov, ako očakávame, a tieto objekty sú tiež masívnejšie, než sme si mysleli,“ hovorí Dr. Boyett. „Naša kozmológia nie je nevyhnutne nesprávna, ale naše chápanie toho, ako rýchlo sa môžu galaxie formovať, pretože sú väčšie, než sme si mysleli, že je to možné.“

Ďalšie staroveké galaxie. Kredit: Astro 3D

Zistenia tímu doktora Boyetta ukazujú, že tieto galaxie boli schopné veľmi rýchlo akumulovať hmotu zlúčením.

Doktora Boyetta však prekvapila nielen veľkosť galaxií a rýchlosť, akou rastú. Jeho práca po prvýkrát opisuje počet hviezd, ktoré tvoria splývajúce galaxie, čo je ďalší detail, ktorý umožnil vesmírny teleskop Jamesa Webba.

„Keď sme porovnali našu spektroskopickú analýzu s naším zobrazovaním, našli sme dve veci, ktoré boli odlišné.“ hovorí Boyett. Pretože nemáme jednu skupinu hviezd, ale dve.“

„Starí obyvatelia tam boli už dlho a myslíme si, že sa deje to, že splývanie galaxií vytvára nové hviezdy a to je to, čo vidíme na snímkach – nové hviezdy na vrchole starých obyvateľov.“

Väčšina štúdií týchto vzdialených objektov ukazuje veľmi mladé hviezdy, ale je to preto, že mladšie hviezdy sú jasnejšie, a tak ich svetlo dominuje v zobrazovacích údajoch. Vesmírny teleskop Jamesa Webba však umožňuje také podrobné pozorovania, že tieto dve skupiny možno rozlíšiť.

„Faktom je, že spektroskopia je taká podrobná, že môžeme vidieť jemné črty starých hviezd, ktoré nám v skutočnosti hovoria, že je tam viac, než si myslíme,“ hovorí Dr. Boyett.

„Nie je to celkom prekvapujúce, pretože vieme, že v priebehu histórie vesmíru dochádza z rôznych dôvodov k vrcholom tvorby nových hviezd, čo vedie k početným populáciám.“

„Ale toto je prvýkrát, čo sme ich skutočne videli v takejto vzdialenosti.“

Príspevok má veľké dôsledky pre súčasné modelovanie.

„Naše simulácie by mohli produkovať objekt podobný tomu, ktorý sme pozorovali, zhruba v rovnakom veku ako vesmír a s približne rovnakou hmotnosťou, je však veľmi vzácny, v celom modeli je len jeden. Šanca na pozorovanie „Naše pozorovania naznačujú, že máme buď veľké šťastie, alebo sú naše simulácie nesprávne, a takéto veci sú bežnejšie, ako si myslíme.“

„Vec, o ktorej si myslíme, že nám chýba, je, že hviezdy sa formovali efektívnejšie, a to je možno to, čo musíme v našich modeloch zmeniť.“

Odkaz: „Masívna interagujúca galaxia 510 miliónov rokov po veľkom tresku“ od Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella a Benedetta Vulcani, 7. marca 2024, Prírodná astronómia.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7