Webb odkryje bogactwo wczesnego Wszechświata

Wszechświat był zupełnie innym miejscem przez kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Nie był jeszcze przezroczysta jak dzisiaj – gaz neutralny sprawił, że był półprzezroczysty. Jest to okres, w którym zaczęły powstawać pierwsze galaktyki we Wszechświecie. Teleskopy wykryły wiele odległych galaktyk – ale nie wcześniej niż 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Jakie były galaktyki, które istniały jeszcze wcześniej? Dwa zespoły badawcze korzystające z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba będą posługiwać się jego najnowocześniejszymi instrumentami, aby po raz pierwszy ujawnić niezliczoną liczbę szczegółów na temat tego wczesnego okresu we wszechświecie i zrewidować to, co wiemy o niektórych z najwcześniejszych rozdziałów ewolucji galaktyk.

Przez dziesiątki lat teleskopy pomagały nam uchwycić światło galaktyk, które uformowały się już 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu – niezwykle wcześnie w kontekście 13,8-miliardowej historii Wszechświata. Ale jak wyglądały galaktyki, które istniały jeszcze wcześniej, gdy Wszechświat był półprzezroczysty na początku okresu znanego jako Era Rejonizacji? Następne flagowe obserwatorium NASA, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, ma szansę wzbogacić nasze bogactwo wiedzy nie tylko o obrazy galaktyk, które istniały już kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu, ale także o szczegółowe dane, znane jako widma. Dzięki obserwacjom Webba naukowcy będą mogli po raz pierwszy dowiedzieć się o budowie i składzie poszczególnych galaktyk we wczesnym Wszechświecie.

Badanie NGDEEP (Next Generation Deep Extragalactic Exploratory Public), prowadzone przez Stevena L. Finkelsteina, profesora nadzwyczajnego na Uniwersytecie Teksańskim w Austin, będzie dotyczyło tych samych dwóch regionów, które tworzą Ultragłębokie Pole Hubble’a – miejsca w gwiazdozbiorze Fornaxa, gdzie Hubble spędził ponad 11 dni, wykonując głębokie ekspozycje. Aby wykonać swoje obserwacje, Kosmiczny Teleskop Hubble’a celował w pobliskie obszary nieba jednocześnie za pomocą dwóch instrumentów – nieco przesuniętych względem siebie – znanych jako pole główne i pole równoległe.

W przypadku Webba mamy taką samą przewagę. Używamy dwóch instrumentów naukowych jednocześnie i będą one obserwować w sposób ciągły.wyjaśnia Finkelstein.

Skierują oni Webb’s Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) na główne Ultragłębokie Pole Hubble’a, a Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam) na pole równoległe, uzyskując dwa razy więcej korzyści z czasu pracy teleskopu.

W przypadku obrazowania za pomocą NIRCam, obserwacje będą trwały ponad 125 godzin. Z każdą upływającą minutą będą uzyskiwać coraz więcej informacji z coraz głębszych zakątków Wszechświata. Czego szukają? Jednych z najwcześniej powstałych galaktyk.

Mamy naprawdę dobre dane z Hubble’a, że galaktyki istniały w czasie 400 milionów lat po wielkim wybuchu. Te, które widzimy za pomocą Hubble’a, są dość duże i bardzo jasne. Jest bardzo prawdopodobne, że istnieją mniejsze, słabsze galaktyki, które uformowały się jeszcze wcześniej i czekają na odkrycie.powiedział Finkelstein.

Program ten wykorzysta tylko około jedną trzecią czasu, jaki Hubble poświęcił do tej pory na podobne badania. Dlaczego? Po części dlatego, że instrumenty Webba zostały zaprojektowane do rejestrowania światła podczerwonego. Światło podróżując w przestrzeni kosmicznej w naszym kierunku, rozciąga się na dłuższe, bardziej czerwone fale z powodu rozszerzania się Wszechświata.

Webb pomoże nam przesunąć wszystkie granice. Zamierzamy natychmiast udostępnić te dane, aby wszyscy badacze mogli z nich skorzystać.powiedziała Jennifer Lotz, współautorka projektu i dyrektor Obserwatorium Gemini, będącego częścią NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) Narodowej Fundacji Nauki.

Badacze ci skupią się również na określeniu zawartości metali w każdej galaktyce, szczególnie w mniejszych i ciemniejszych galaktykach, które nie zostały jeszcze dokładnie zbadane – szczególnie przy pomocy widm dostarczanych przez instrument NIRISS Webba.

Jednym z podstawowych sposobów śledzenia ewolucji w czasie kosmicznym jest ilość metali znajdujących się w galaktyce.wyjaśnia Danielle Berg, adiunkt na Uniwersytecie Teksańskim w Austin i współinwestor projektu.

Na początku istnienia wszechświata istniały tylko wodór i hel. Nowe pierwiastki powstawały w kolejnych pokoleniach gwiazd. Dzięki skatalogowaniu zawartości każdej galaktyki naukowcy będą mogli dokładnie określić, kiedy istniały różne pierwiastki i zaktualizować modele przewidujące ewolucję galaktyk we wczesnym wszechświecie.

Inny program, prowadzony przez Michaela Masedę, adiunkta na Uniwersytecie Wisconsin-Madison, będzie badał główne Ultragłębokie Pole Hubble’a za pomocą matrycy mikroostrzy w Webb’s Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec). Instrument ten zwraca widma dla konkretnych obiektów w zależności od tego, które z miniaturowych migawek zostaną otwarte przez naukowców.

Galaktyki te istniały w ciągu pierwszych miliardów lat historii Wszechświata, o których do tej pory mamy bardzo mało informacji. Webb dostarczy pierwszą dużą próbkę, która da nam szansę na ich szczegółowe zrozumienie.wyjaśnia Maseda.

Wiemy o istnieniu tych galaktyk dzięki szeroko zakrojonym obserwacjom, które ten zespół – wraz z międzynarodowym zespołem badawczym – przeprowadził za pomocą naziemnego instrumentu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) należącego do Bardzo Dużego Teleskopu. Chociaż MUSE pełni rolę “zwiadowcy”, identyfikując mniejsze, słabsze galaktyki w tym głębokim polu, Webb będzie pierwszym teleskopem, który w pełni scharakteryzuje ich skład chemiczny.

Te niezwykle odległe galaktyki mają ważne implikacje dla naszego zrozumienia, w jaki sposób galaktyki formowały się we wczesnym Wszechświecie.

Webb otworzy nową przestrzeń dla odkryć. Jego dane pomogą nam dokładnie dowiedzieć się, co dzieje się podczas formowania galaktyk, w tym jakie metale zawierają, jak szybko rosną i czy mają już czarne dziury.wyjaśnia Anna Feltre, pracownik naukowy Narodowego Instytutu Astrofizyki we Włoszech i współinwestor.
info: NASA Webbtelescope.org

_______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę
Postaw mi kawę na buycoffee.to