 *To zdjęcie z Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webleya zawiera ok. W centrum tego zdjęcia — różowa, sześcioramienna plama światła — znajduje się kwazar J0100+2802, widziany, gdy Wszechświat miał zaledwie 900 milionów lat. Autorzy: NASA, Europejska Agencja Kosmiczna, Kanadyjska Agencja Kosmiczna, Simon Lilly (ETH Zurich), Daiichi Kashino (Uniwersytet Nagoya), Jorit Matei (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roy Mackenzie (ETH Zurych), Alyssa Pagan (STScI), Ruari Mackenzie (ETH Zurych)*
Dawno temu, kiedy wszechświat był młody, trudno było go dostrzec. W ciągu mniej więcej pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu przestrzeń między gwiazdami i galaktykami była wypełniona chmurami schłodzonego wodoru, który pochłaniał całe światło. W rezultacie, gdyby w tamtym czasie istniało jakiekolwiek inteligentne życie, widzieliby w kosmosie tylko ciemność – żadne inne gwiazdy ani galaktyki nie byłyby dla nich widoczne.
Potem nadszedł czas, który astronomowie nazwali erą rejonizacji, kiedy cały gazowy wodór zmienił się z nieprzezroczystego na przezroczysty, gdy się nagrzał i zjonizował. Astronomowie wiedzieli, że ten proces miał miejsce (nie widzielibyśmy wszechświata, nawet gdyby tak nie było). Do tej pory jednak nie mieli twardych dowodów na to, jak do tego doszło.
Czytaj więcej: JWST mógł dostrzec „niemożliwie ogromne” galaktyki we wczesnym wszechświecie
Teraz zespół naukowców – Emission Line Galaxies and Intergalactic Gas in the Age of Reionization, czyli EIGER – kierowany przez Simona Lilly’ego z ETH Zürich w Szwajcarii, wykorzystał Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do rozwiązania tej zagadki.
Skupiając Webba na małym obszarze przestrzeni między konstelacjami Ryb i Andromedy, zespół skierował teleskop bezpośrednio na starożytny jasny obiekt znany jako kwazar J0100 + 2802. Kwazar to supermasywna czarna dziura w sercu galaktyki, która emituje ogromne ilości energii, ponieważ pochłania materię. Kwazary są jednymi z najjaśniejszych obiektów we wszechświecie.
Wrażenie tego artysty pokazuje, jak odległy kwazar mógłby wyglądać z bliska. Źródło: ESO/M. Kornmisser
Jednak zespół EIGER był zainteresowany nie tylko samym kwazarem. Wykorzystali również Webba do zaobserwowania, jak zachowuje się światło z kwazara, gdy przechodzi przez gazy wzdłuż ścieżki od J0100+2802 do instrumentów teleskopu.
„Kiedy światło kwazara wędrowało w naszym kierunku przez różne obszary gazu, było albo absorbowane przez nieprzezroczysty gaz, albo swobodnie poruszało się przez przezroczysty gaz” NASA powiedziała.
Dodając dane z Webba do podobnych obserwacji zebranych przez W.M. Keck Observatory na Hawajach, a także należący do ESO Bardzo Duży Teleskop i Teleskop Magellana w Obserwatorium Las Campanas, zespół EIGER dopasował zachowanie światła do pozycji wczesnych galaktyk widocznych wzdłuż linii -widzenia do J0100+2802.
Te sześć galaktyk, sfotografowanych przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, pojawiło się tak, jak się pojawiło, gdy Wszechświat miał zaledwie 900 milionów lat. Autorzy: NASA, Europejska Agencja Kosmiczna, Kanadyjska Agencja Kosmiczna, Simon Lilly (ETH Zurich), Daiichi Kashino (Uniwersytet Nagoya), Jorit Matei (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roary Mackenzie (ETH Zurych); Przetwarzanie obrazu: Alyssa Pagan (STScI) i Rawari Mackie
„[These early galaxies] bardziej chaotyczny niż w bliskim wszechświecie”, Jorit Mate z ETH Zürich, główny autor książki Jeden Spośród trzech artykułów zespołu opartych na tych obserwacjach, V komunikat prasowy. „Webb pokazuje, że aktywnie formowali gwiazdy i musieli wystrzeliwać wiele supernowych. Mieli całkiem żądnego przygód młodego człowieka!”
Wyniki ujawniły, że każda galaktyka była otoczona przez całun gorącego, zjonizowanego, przezroczystego gazu o promieniu dwóch milionów lat świetlnych. Dla poczucia skali, najbliższy duży sąsiad naszej galaktyki, Galaktyka Andromedy, znajduje się w odległości około 2,5 miliona lat świetlnych.
„Webb nie tylko wyraźnie pokazał, że te przezroczyste obszary istnieją wokół galaktyk, ale także zmierzyliśmy ich rozmiar” – powiedział Daichi Kashino z Nagoya University, główny autor książki. ostatni Spośród artykułów napisanych przez zespół, zilustrowanych w Informacja prasowa. „Korzystając z danych Webba, widzimy galaktyki rejonizujące otaczający je gaz”.
Jak podsumowano na poniższym wykresie, same pierwsze galaktyki we Wszechświecie były odpowiedzialne za doprowadzenie do ery rejonizacji.
Cztery etapy ery rejonizacji. Źródło: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)
Gdy przechodzą przez cykle formowania się gwiazd i gwiezdnej śmierci przez supernowe, promieniowanie z tych galaktyk jest tym, co ogrzewa i jonizuje gazowy wodór, zmieniając go z nieprzezroczystego w przezroczysty. Te bąbelki przezroczystego zjonizowanego gazu następnie rozszerzyły się i stopiły, umożliwiając światłu przemieszczanie się daleko w całym wszechświecie.
nie przegap: Jowisz przejmuje prowadzenie nad Saturnem z 92 potwierdzonymi księżycami
Więcej zagadek do rozwiązania
Odpowiadając na pytanie, co było ostatecznie odpowiedzialne za przezroczysty wszechświat, który widzimy dzisiaj, ten zespół naukowców dodał również kolejną rosnącą tajemnicę dotyczącą wczesnego wszechświata.
Biorąc pod uwagę to, co wiemy o formowaniu się gwiazd i gromadzeniu się gwiazd w galaktyki, astronomowie myśleli, że mają dobre pojęcie o tym, ile galaktyk odkryli we wczesnym wszechświecie. Ale, Liczby ujawnione przez Webba Daleko przekracza te oczekiwania.
„Spodziewaliśmy się zidentyfikować kilkadziesiąt galaktyk, które były obecne w erze rejonizacji – ale z łatwością udało nam się zidentyfikować 117” – wyjaśnił Kashino.
Ponadto dane zebrane przez Webba pozwoliły zespołowi zmierzyć masę supermasywnej czarnej dziury, która zasila kwazar J0100 + 2802. Odkryli, że przechyla ona kosmiczną skalę na około 10 miliardów mas Słońca. To czyni ją największą znaną supermasywną czarną dziurą we wczesnym wszechświecie.
Anna Christina Ehlers z MIT, główna autorka książki zespołowej Trzeci papierdo NASA.
„To kolejna zagadka do rozwiązania!”
Zobacz poniżej: Jedna z najjaśniejszych gwiazd na niebie skrywa tajemnice
