Wpatrywanie się w przeszłość za pomocą Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba w nadziei na znalezienie wyjątkowo słabych sygnałów z najwcześniejszych galaktyk może wydawać się zadaniem straconym. Ale szkoda tylko wtedy, gdy ich nie znajdziemy. Teraz, gdy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba znalazł te sygnały, ćwiczenie zmieniło się z beznadziejnego w pełne nadziei. Ale tylko wtedy, gdy astronomowie będą w stanie potwierdzić sygnały.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) został zbudowany, aby cofać się w czasie i identyfikować pierwsze galaktyki we Wszechświecie. Obserwacje te mają na celu stworzenie powiązania między starożytnymi galaktykami a galaktykami, które widzimy teraz, w tym naszą własną. To powiązanie pomoże astronomom zrozumieć, w jaki sposób galaktyki takie jak nasza powstawały i ewoluowały przez miliardy lat.
Ekspansja Wszechświata rozciąga światło emitowane przez starożytne obiekty miliardy lat temu. Rozciąganie przesuwa światło w kierunku czerwonego końca widma światła widzialnego. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba został zbudowany, aby zobaczyć to światło i zidentyfikować starożytne galaktyki, które je emitowały. Badanie GLASS przeprowadzone przez teleskop dotarło do sedna problemu. Wykorzystał gromadę galaktyk zwaną Pandora’s Cluster (Abell 2744) jako soczewkę grawitacyjną do powiększenia odległych galaktyk znajdujących się za nią i znalazł 19 jasnych obiektów, które wydają się być wczesnymi galaktykami.
Inne wczesne wyniki naukowe z JWST wykazały więcej obiektów, które wydają się być starożytnymi galaktykami. Razem te odkrycia są róg obfitości obserwacji naukowych. Mając na uwadze te odkrycia, astronomowie postanowili kilkadziesiąt lat temu zbudować JWST. Ale jest problem: nasze teorie i modele formowania się galaktyk sugerują, że tych najwcześniejszych galaktyk nie powinno być tak wiele. Ustalenia JWST wymagały potwierdzenia.
Zespół naukowców wykorzystał należącą do ESO ALMA (Atakama Large Millimeter/sub-millimeter Array) do zbadania kandydującej galaktyki z GLASS i spróbowania jej potwierdzenia. Ich praca nosi tytuł „Deep ALMA redshift search of az ~ 12 GLASS-JWST galaxy Candidate ” i została opublikowana w Monthly Notices of the Royal Astronomy Society. Głównym autorem jest Tom Bakx z Nagoya University.
Do tej pory żadna z kandydujących starożytnych galaktyk JWST nie została potwierdzona. Dopóki astronomowie ich nie potwierdzą, jesteśmy w kropce. W jednym ze swoich artykułów Starts With A Bang w Big Think astrofizyk Ethan Siegel wymownie zwrócił na to uwagę.
Potrzebne były dalsze obserwacje, aby potwierdzić któregokolwiek z tych starożytnych kandydatów, i właśnie to zebrał ten zespół naukowców.
Wybrali galaktykę o nazwie GHZ2/GLASS-z12, jedną z najjaśniejszych i najsilniejszych kandydatek na z > 10, zgodnie z obserwacjami JWST. z > 10 oznacza, że światło z galaktyki podróżuje od ponad 13,184 miliarda lat i przebyło odległość co najmniej 26,596 miliarda lat świetlnych. Jak zauważył Siegel w swoim artykule, wiele może się stać ze światłem, które podróżuje ponad 26 miliardów lat świetlnych, zanim do nas dotrze.
Możliwe, że światło niektórych z tych galaktyk jest czerwone z powodu pyłu, a nie odległości, a spektroskopia może pomóc w rozróżnieniu tych dwóch galaktyk. Zwrócili się do ALMA , obecnie działającego najdroższego naziemnego teleskopu na świecie.
Użyli go do poszukiwania linii tlenu (O III) w spektroskopii na tej samej częstotliwości, co w obserwacjach JWST. O III jest podwójnie zjonizowanym tlenem i jest kluczowy, ponieważ tlen ma krótki czas tworzenia w stosunku do innych pierwiastków. Skupienie się na tlenie zwiększało prawdopodobieństwo wykrycia.
Gwiazdy mogą generować tlen w krótkiej skali czasowej 50 Myr. Inne pierwiastki, takie jak na przykład węgiel, potrzebują prawie 500 milionów dolarów, aby pojawić się w galaktyce. Oznacza to, że zdaniem autorów, tlen jest generalnie najlepszym wskaźnikiem przesunięcia ku czerwieni i prawdopodobnie najjaśniejszą linią emisyjną we wczesnym Wszechświecie.
otwierdzenie ALMA nie było jednak natychmiastowe. Nastąpiło niewielkie przesunięcie sygnału tlenu między obserwacjami JWST i ALMA.
Obserwacje nie tylko potwierdzają wiek galaktyki, rzucają również światło na jej metaliczność. Pokazują, że do tego czasu żyła i umarła wystarczająca liczba gwiazd, aby wzbogacić galaktykę pierwiastkami takimi jak tlen. „Emisja jasnej linii wskazuje, że ta galaktyka szybko wzbogaciła swoje zbiorniki gazu pierwiastkami cięższymi niż wodór i hel. To daje nam pewne wskazówki na temat formowania się i ewolucji gwiazd pierwszej generacji oraz ich życia” – powiedział współautor opracowania, Jorge Zavala z National Astronomical Observatory of Japan.
Obserwacje zawierają również inną kuszącą wskazówkę. Przynajmniej niektóre z gwiazd, które żyły i umierały oraz zapełniały galaktykę metalami, mogły eksplodować jako supernowe.
Znalezienie najwcześniejszych galaktyk we Wszechświecie było główną motywacją JWST, a jak pokazuje to badanie, robi postępy. Rośnie liczba kandydujących na wczesne galaktyki oczekujących na potwierdzenie, a jeśli zgodnie z oczekiwaniami zostanie potwierdzonych więcej z nich, astronomowie będą musieli przerwać pracę, wyjaśniając je i aktualizując modele formowania się galaktyk.
Ale to dobrze, według Zavali. Kiedy naukowcy są zmuszeni aktualizować swoje modele z powodu nowych dowodów, nasze zrozumienie rośnie. Ta praca pokazuje, jak ALMA i JWST mogą współpracować, aby poszerzyć naszą wiedzę.
______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę
