5 Minutės
Misisūrio universiteto astronomai peržiūrėjo James Webb kosminio teleskopo (JWST) infraraudonųjų spindulių vaizdus ir identifikavo maždaug 300 ypač ryškių objektų, kurie gali būti galaktikos iš pirmųjų kelių šimtų milijonų metų Visatos istorijoje. Pasitelkę NIRCam ir MIRI vaizdus kartu su dropout atranka ir spindulinės energijos pasiskirstymo (SED) derinimu, komanda praneša apie kandidatų sąrašą, kurie — jei bus patvirtinti — gali pareikalauti atnaujinti standartinius ankstyvosios galaktikų formavimosi ir augimo modelius.
Aptikimo metodai: kaip atrinkti kandidatai
Atranka prasidėjo nuo JWST artimojo infraraudonųjų spindulių kameros (NIRCam) ir vidutinio infraraudonio instrumento (MIRI), kurie optimizuoti fiksuoti ištolusios Visatos ištemptą šviesą. Iš galaktikų, susiformavusių netrukus po Didžiojo sprogimo, sklindanti šviesa dėl raudonio poslinkio persikelia į infraraudonį diapazoną: didesnis raudonio poslinkis reiškia ankstyvesnę epochą ir ilgesnę stebimą bangos ilgį. Misisūrio universiteto tyrėjai pasinaudojo šiuo efektu ieškodami šaltinių, kurie JWST raudonesniuose juostose atrodo ryškūs, o mėlynesnėse juostose blanksta arba dingsta.
Tokį stebėtinį požymį paprastai atskiria dropout technika: objektai, „iškritę“ iš mėlynesnių filtrų, yra kandidatės aukšto raudonio poslinkio šaltiniams, nes neutralus vandenilis absorbuoja ultravioletinius fotonus trumpesniais nei Lymano slenkstis bangos ilgiais. Komanda taikė spalvų ir ryškumo ribas pritaikytas JWST filtrams, kad sudarytų katalogą neįprastai šviesių dropout objektų.
Patikrinimas: SED derinimas ir spektroskopijos vaidmuo
Pirminės atrankos metu autoriai taikė spindulinės energijos pasiskirstymo (SED) derinimą, kad įvertintų fotometrinius raudonio poslinkius, žvaigždžių mases ir amžių. SED derinimas lygina stebimus plačiajuosčius srautus su modelių galaktikų šablonais, leidžiančiais nustatyti tikėtinus raudonio poslinkius, kai spektroskopinių duomenų nėra. Nors šis metodas yra galingas, fotometriniai sprendimai turi deguonių: dulkės, stiprios emisijos linijos arba mažesnio raudonio poslinkio tarpininkai gali imituoti aukšto raudonio poslinkio SED.
Spektroskopija išlieka aukso standartu. Spektrų išsklaidymas atskleidžia emisijos ir absorbcijos linijas, kurios duoda tikslų raudonio poslinkį ir fizinius diagnozės rodiklius, tokius kaip metalikumas, jonizacijos būsena ir dujų kinematika. Komanda praneša, kad vienas iš jų ryškiųjų kandidatų jau turi spektroskopinį patvirtinimą kaip ankstyvoji galaktika, tačiau jie pabrėžia, jog reikalingi keli spektroskopiniai patvirtinimai, kad būtų galima įvertinti, ar visa populiacija iš tiesų priklauso labai aukšto raudonio poslinkio Visatai.
Mokslinis kontekstas ir pasekmės
Jei reikšminga dalis iš šių 300 ryškių šaltinių bus patvirtinta raudonio poslinkiais, atitinkančiais pirmuosius kelis šimtus milijonų metų, dabartinės teorinės prognozės gali reikėti koreguoti. Standartiniai galaktikų formavimosi modeliai numato tam tikrą ankstyvų galaktikų gausą ir ryškumo pasiskirstymą; didesnė nei tikėtasi itin ryškių sistemų populiacija verstų modelius atsižvelgti į greitesnį žvaigždžių formavimąsi, spartesnį masės kaupimą ar kitokias grįžtamojo ryšio ir dulkių savybes pirmųjų galaktikų kartų metu.
Pirmaujančios komandos narės pažymi, kad net keli patikimi aukšto raudonio poslinkio patvirtinimai gali priversti peržiūrėti ankstyvosios Visatos modelių simuliacijas. Kruopštus tęstinis darbas su JWST spektroskopija ir papildomi jutikliai iš žemės observatorijų bus būtini, kad būtų atskirti tikrosios pirmosios šviesos galaktikos nuo mažesnio raudonio poslinkio tarpininkų.
Misinija ir būsimi stebėjimai
James Webb kosminis teleskopas toliau keičia stebimuosius kosmologijos tyrimus per neprilygstamą infraraudonųjų spindulių jautrumą. Gilios NIRCam nuotraukos ir taikomosios spektroskopinės kampanijos su JWST NIRSpec ir MIRI spektrografais leis astronomams išmatuoti patikimus raudonio poslinkius ir fizines savybes šiems kandidatams. Planuojami tęstiniai stebėjimai turėtų prioritetizuoti ryškiausius ir lengviausiai pasiekiamus objektus spektroskopiniam patvirtinimui.
Eksperto pastebėjimas
Dr. Elena Marquez, fiktyvi astrofizikė, specializuojanti aukšto raudonio poslinkio apžvalgose, komentuoja: "Šimtų labai ryškių dropout atrankų atradimas JWST vaizdų serijoje buvo netikėtas. Fotometrinės atrankos puikiai tinka kandidatų sąrašams sudaryti, tačiau spektroskopinis patvirtinimas nustatys, ar matome naują ankstyvųjų, sparčiai formuojančiųsi galaktikų populiaciją, ar neįprastas mažesnio raudonio poslinkio sistemas. Bet koks rezultatas praplės mūsų supratimą apie galaktikų evoliuciją ir stebėjimo šališkumus."
Išvada
Misisūrio universiteto komandos ~300 neįprastai ryškių JWST dropout katalogas parodo gilių infraraudonųjų apklausų galias ir esamus neaiškumus. Fotometrinė atranka ir SED derinimas davė įtikinamą aukšto raudonio poslinkio kandidatų rinkinį; spektroskopija suteiks galutinius raudonio poslinkius ir fizines diagnozes. Jei reikšmingas skaičius šių šaltinių bus patvirtintas kaip tikros ankstyvosios galaktikos, teoretikai turės peržiūrėti žvaigždžių formavimosi ir masės kaupimosi modelius Visatos formavimosi epochose. Rezultatai paskelbti straipsnyje "On the very bright dropouts selected using the James Webb Space Telescope NIRCam instrument," publikuotame The Astrophysical Journal.
Šaltinis: sciencedaily
Komentarai