Imej Webb baharu menerangi pembentukan gugusan galaksi

Besarkan / Mengasingkan panjang gelombang cahaya yang berbeza membolehkan kita menjejaki pergerakan bahan ke arah dan menjauhi Bumi.

Satu pasukan penyelidik sedang menerbitkan kertas kerja berdasarkan imej baharu yang diambil oleh Teleskop Angkasa Webb. Imej-imej itu mendedahkan kepekatan jirim yang padat di Alam Semesta awal, yang berpotensi menunjukkan peringkat awal dalam pembentukan gugusan galaksi. Dan terima kasih kepada spektrograf yang hadir, Webb dapat mengesahkan bahawa beberapa galaksi yang sebelum ini digambarkan oleh Hubble juga merupakan sebahagian daripada kelompok itu. Ia juga menjejaki aliran gas yang dikeluarkan oleh galaksi terbesar yang ada.

Grafik spektrum

Perkakasan utama untuk kerja ini ialah NIRSpec, the Berhampiran Spektrograf Inframerah itu adalah sebahagian daripada pakej instrumen Webb. Walaupun instrumen itu sendiri sangat canggih, ia berfungsi mengikut prinsip yang penting untuk pengendalian perkara seperti kamera telefon bimbit anda.

Dalam kamera pengguna ini, penderia mendaftarkan kecerahan tiga kawasan berbeza spektrum yang boleh dilihat: merah, hijau dan biru. Imej yang terhasil dibuat dengan menggabungkan maklumat ini, dengan kawasan imej yang berbeza yang mempunyai keamatan berbeza bagi setiap warna ini.

Spektrograf juga berfungsi dengan menjejaki keamatan cahaya dalam kawasan spektrum yang terhad. Perbezaan utama ialah kepingan spektrum yang diimejan jauh lebih kecil daripada julat penuh warna seperti biru. Dan dalam kes ini, ia bukan sebahagian daripada warna sama sekali—semua panjang gelombang berada dalam kawasan inframerah spektrum. Namun, sama seperti imej RGB yang dihasilkan oleh kamera, setiap bahagian spektrum boleh sama ada dianalisis secara individu atau digabungkan menjadi imej “warna” penuh yang merangkumi julat luas spektrum.

Mengapakah spektrograf berguna untuk melihat objek yang jauh? Terdapat dua cara ia penting untuk kajian ini. Yang pertama ialah cahaya dari Alam Semesta awal bertukar merah oleh pengembangan Alam Semesta semasa ia bergerak ke Bumi. Jadi foton bertenaga pada panjang gelombang seperti UV diregangkan secara beransur-ansur sehingga ia didaftarkan oleh Webb sebagai foton inframerah. Mengetahui dengan tepat bagaimana regangan mereka memberitahu kita jarak ke objek, dan kita perlu mengetahui panjang gelombang semasa mereka untuk menentukannya. Spektrograf memberikan maklumat tersebut.

Keupayaan utama kedua yang disediakan oleh spektrograf ialah pengesanan bahan gerakan. Semua unsur mempunyai set panjang gelombang tertentu di mana ia memancarkan cahaya. Tetapi jika mereka bergerak secara relatif kepada pemerhati, maka panjang gelombang itu sama ada merah atau dianjak biru oleh kesan Doppler, menukar panjang gelombang sedikit (kesan ini akan menjadi tambahan kepada anjakan merah yang disebabkan oleh jarak). Jadi dengan mengenal pasti pelepasan unsur tertentu dan melihat cara ia dianjak, kita boleh menjejaki pergerakan atom tersebut, walaupun pada jarak yang jauh.

Galaksi aktif dalam gugusan padat

Untuk kerja baharu itu, Webb ditunjuk pada apa yang dipanggil quasar, atau nukleus galaksi aktif. Ini adalah sangat terang kerana semua cahaya yang dihasilkan semasa jirim berputar mengelilingi lubang hitam supermasif yang terdapat di pusat galaksi. Dalam kes ini, quasar, yang dipanggil J1652, telah dikenal pasti sebagai warna yang sangat merah, menunjukkan bahawa cahayanya telah dianjak merah dengan kuat dan oleh itu kita melihatnya seperti di Alam Semesta awal.

Pengimejan Webb mengesahkan bahawa warna merah J1652 adalah disebabkan oleh peralihan merah yang ketara; anjakan merah mempunyai nilai z ≈ 3, bermakna galaksi dilihat seperti wujud lebih 11 bilion tahun yang lalu. Ini dianggap sebagai masa kritikal dalam evolusi galaksi, apabila tenaga besar yang dikeluarkan oleh lubang hitam supermasif mereka mula memacu bahan pembentuk bintang keluar dari galaksi, meletakkan had pada pembentukan bintang.

Satu lagi hasil ketara data spektrografi ialah sekurang-kurangnya tiga objek lain yang telah dikesan di kawasan yang sama dalam imej Hubble ternyata mempunyai anjakan merah yang sama. Ini bermakna ia adalah galaksi tambahan yang berdekatan dengan J1652. Memandangkan keseluruhan kawasan yang diimej adalah 85,000 tahun cahaya, itu adalah kepekatan galaksi yang sangat tinggi. (Sebagai perbandingan, Bima Sakti adalah melebihi 100,000 tahun cahaya, walaupun ia jauh lebih besar daripada galaksi awal ini.)

Selain mengesahkan jarak, data Webb membenarkan penyelidik menjejaki atom oksigen terion, yang memancarkan pada panjang gelombang yang mudah. Anjakan merah dan biru yang kelihatan dalam data ini menunjukkan bahawa quasar mengeluarkan bahan secara kasar ke arah Bumi dan ke arah yang bertentangan, selaras dengan dua jet yang sering dibentuk oleh lubang hitam. Jumlah besar bahan yang dikeluarkan juga konsisten dengan idea bahawa pembentukan quasar boleh meletakkan had pada pembentukan bintang dengan meledakkan bahan mentah.

Tetapi para penyelidik nampaknya paling berminat dengan ketumpatan galaksi yang sangat tinggi di kawasan umum. Berdasarkan jumlah jirim yang hadir, penyelidik membuat kesimpulan jumlah jirim gelap dan menyimpulkan bahawa ini adalah kira-kira sepadat kawasan Alam Semesta seperti yang telah kami gambarkan, yang mereka cadangkan adalah hasil penggabungan dua jirim gelap yang berbeza. halo.

arXiv. Nombor abstrak: 2210.10074 (Mengenai arXiv). Akan diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Letters.

We want to thank the author of this short article for this amazing content

Imej Webb baharu menerangi pembentukan gugusan galaksi


You can view our social media pages here and other related pages herehttps://paw6.info/related-pages/