Telescopul spațial James Webb este martorul zorilor luminii stelelor

Note inițiale de Telescopul spațial James Webb Rezultatele fuziunilor timpurii ale galaxiilor indică stelele formate mai rapid și mai eficient decât se știa anterior, dezvăluind grupuri stelare complexe și provocând teoriile cosmologice actuale.

• Galaxiile și stelele au evoluat încă mai repede marea explozie Decât așteptat.
• Imaginile detaliate ale uneia dintre primele galaxii arată că creșterea a fost mult mai rapidă decât am crezut.

O echipă internațională de cercetare a făcut observații detaliate fără precedent cu privire la prima fuziune a galaxiilor. Ei sugerează că stelele au evoluat mai repede și mai eficient decât am crezut.

Ei au folosit telescopul spațial James Webb (JWST) pentru a observa obiectul masiv așa cum a existat la 510 milioane de ani după Big Bang – acum aproximativ 13 miliarde de ani.

„Când am făcut aceste observații, această galaxie era de 10 ori mai mare decât orice altă galaxie descoperită în universul timpuriu”, spune Dr Kit Boyett, ASTRO 3D Research Fellow in Early Galaxies, de la Universitatea din Melbourne. Este autorul principal al unei lucrări publicată recent în Astronomia naturii. Lucrarea include 27 de autori din 19 instituții din Australia, Thailanda, Italia, SUA, Japonia, Danemarca și China.

Telescopul spațial James Webb, lansat în 2021, le permite astronomilor să vadă universul timpuriu în moduri care înainte erau imposibile. Obiecte care au apărut ca puncte unice de lumină prin telescoapele anterioare, de ex Telescopul spațial Hubbleîși dezvăluie complexitatea.

Telescopul spațial James Webb arată detaliile unei fuziuni masive de galaxii în urmă cu 13 miliarde de ani. Credit: Astro 3D

„Este uimitor să vedem puterea telescopului spațial James Webb de a oferi o vedere detaliată a galaxiilor de la marginea universului observabil și, astfel, de a reveni în timp”, spune profesorul Michel Trinity, lider și contract ASTRO 3D First Galaxies. lider la Universitatea din Melbourne. Profesorul Trinity adaugă: „Acest observator spațial ne schimbă înțelegerea despre formarea timpurie a galaxiilor”.

Observațiile din lucrarea actuală arată o galaxie formată din mai multe clustere cu două componente în clusterul principal și o coadă lungă, indicând o fuziune continuă a două galaxii într-o galaxie mai mare.

„Fuzirea nu s-a încheiat încă. Ne putem da seama că încă mai putem vedea două obiecte. Coada lungă este probabil rezultatul aruncării unui material la o parte în timpul procesului de fuziune. Când două obiecte fuzionează, ele scapă de unele contează”, spune Dr. Boyett. „Aceasta ne spune că există o fuziune și aceasta este cea mai îndepărtată fuziune vreodată.”

Acestea și alte observații cu ajutorul telescopului spațial James Webb îi determină pe astrofizicieni să-și revizuiască modelele primilor ani ai universului.

„Cu James Webb, vedem mai multe obiecte în universul timpuriu decât ne așteptăm să vedem, iar aceste obiecte sunt, de asemenea, mai masive decât am crezut,” spune dr. Boyett. „Cosmologia noastră nu este neapărat greșită, dar înțelegerea noastră despre cât de repede se formează galaxiile poate fi, pentru că sunt mai mari ca dimensiuni decât am crezut că este posibil.”

Alte galaxii antice. Credit: Astro 3D

Descoperirile echipei Dr. Boyett arată că aceste galaxii au fost capabile să acumuleze masă foarte rapid prin fuziune.

Dar nu doar dimensiunea galaxiilor și viteza cu care cresc acestea l-au surprins pe Dr. Boyett. Lucrarea sa descrie pentru prima dată numărul de stele care alcătuiesc galaxiile care fuzionează, un alt detaliu posibil de telescopul spațial James Webb.

„Când am comparat analiza noastră spectroscopică cu imagistica noastră, am găsit două lucruri care erau diferite. Imaginea ne-a spus că numărul de stele era mic, dar spectroscopia vorbea despre stele foarte vechi. Dar se dovedește că ambele sunt adevărate.” spune Boyett. Pentru că nu avem un grup de stele, ci două”.

„Vechii rezidenți sunt acolo de mult timp și ceea ce credem că se întâmplă este că fuziunea galaxiilor produce noi stele și asta este ceea ce vedem în imagini – noi stele peste vechii rezidenți.”

Cele mai multe studii ale acestor obiecte îndepărtate arată stele foarte tinere, dar acest lucru se datorează faptului că stelele mai tinere sunt mai strălucitoare și astfel lumina lor domină datele imagistice. Cu toate acestea, telescopul spațial James Webb permite observații atât de detaliate încât cele două grupuri pot fi distinse.

„Adevărul este că spectroscopia este atât de detaliată încât putem vedea trăsăturile subtile ale stelelor antice care ne spun de fapt că există mai multe decât credem”, spune dr. Boyett.

„Acest lucru nu este în întregime surprinzător, deoarece știm că de-a lungul istoriei universului există vârfuri de formare de stele noi din diverse motive, iar acest lucru duce la mai multe populații.

„Dar aceasta este prima dată când îi vedem cu adevărat la această distanță.”

Lucrarea are implicații majore pentru modelarea actuală.

„Simulările noastre ar putea produce un obiect similar cu cel observat de noi, aproximativ de aceeași vârstă cu universul și cu aproximativ aceeași masă. Cu toate acestea, este extrem de rar. Foarte rar, există doar unul dintre ele în întregul model. Șansa de a observa „Observațiile noastre sugerează că fie suntem foarte norocoși, fie simulările noastre sunt greșite, iar acest gen de lucruri sunt mai frecvente decât credem”.

„Lucru care credem că ne lipsește este că stelele se formau mai eficient și asta ar putea fi ceea ce trebuie să schimbăm în modelele noastre.”

Referință: „O galaxie de interacțiune masivă la 510 milioane de ani după Big Bang” de Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella și Benedetta Vulcani, 7 martie 2024, Astronomia naturii.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7