Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

Stjernestænger viser universer tidlige galakser udviklede sig meget hurtigere end tidligere antaget

Et gråskala billede af Galaxy EGS_31125 for 10,6 milliarder år siden, som det ses af James Webb-rumteleskopet. Galaxy's bar kan ses (skitseret i midterste billedet i en tyk fast lilla linje med spiralarmene vist som svage lilla linjer). Kredit:Zoe le Conte

Universets tidlige galakser var mindre kaotiske og udviklede sig meget hurtigere end tidligere antaget, ifølge ny forskning, der ser tilbage på mere end ti milliarder år. Et internationalt team af astronomer ledet af Durham University, UK, har brugt James Webb Space Telescope (JWST) til at finde bevis for bardannelse, da universet kun var et par milliarder år gammelt.



Denne seneste forskning er offentliggjort i tidsskriftet månedlige meddelelser om Royal Astronomical Society .

Søjler er langstrakte strimler af stjerner, der findes på disk- eller spiralgalakser som vores Mælkevej. Efterhånden som søjlerne udvikler sig, regulerer de stjernedannelse inden for en galakse, skubber gas ind i galakseens centrale region, og deres tilstedeværelse fortæller forskere, at galakser er gået ind i en afgjort, moden fase.

Tidligere undersøgelser, der blev udført ved hjælp af Hubble -rumteleskopet, havde været i stand til at detektere bar, der danner galakser op til otte eller ni milliarder år siden. Men det øgede følsomheds- og bølgelængdeområde, der tilbydes af JWST, betyder, at forskere har været i stand til at se fænomenet ske endnu længere tilbage i tiden. Dette betyder, at forskere muligvis bliver nødt til at overveje deres teorier om Galaxy Evolution i de tidlige stadier af universets dannelse.

Lead author Zoe Le Conte, a Ph.D. Forsker i Center for Extragalactic Astronomy, Institut for Fysik, Durham University, sagde:"Galakser i det tidlige univers modnes meget hurtigere, end vi troede. Dette er en rigtig overraskelse, fordi du ville forvente Masser af kollisioner mellem galakser og en masse gas, der endnu ikke har omdannet til stjerner.

Et gråskala-billede af Galaxy EGS_31125 for 10,6 milliarder år siden, visuelt klassificeret som stærkt spærret (skitseret i midten af ​​billedet i en tyk fast lilla linje med spiralarmene vist som svage lilla linjer). Fra venstre til højre:Hubble Space Telescope WFC3 F160W og James Webb Space Telescope Nircam F356W og F444W. This filter comparison demonstrates the effects of Point Spread Function (PSF), sensitivity and wavelength range on a galaxy image, particularly in the context of bars. Kredit:Zoe le Conte

"However, thanks to the James Webb Space Telescope we are seeing a lot of these bars much earlier in the life of the universe which means that galaxies were at a more settled stage in their evolution than previously thought. This means we will have to adjust Vores syn på tidlig galakseudvikling. "

Forskerne brugte JWST til at se efter bardannelse i galakser, da de ville have været set for mellem otte og 11,5 milliarder år siden. Selve universet er 13,7 milliarder år gammelt.

Af 368 Diskgalakser observeres, så forskerne, at næsten 20% havde barer - to gange så mange end observeret af Hubble.

Medforfatter Dr. Dimitri Gadotti, i Center for Extragalactic Astronomy, Institut for Fysik, Durham University, bemærkede, "Vi finder ud af, at mange flere barer var til stede i det tidlige univers end tidligere fundet i Hubble-studier, hvilket antyder, at bar-drevet galakse Evolution har sket meget længere end tidligere antaget.

Et gråskala billede af Galaxy EGS_31125 for 10,6 milliarder år siden, som det ses af Hubble-rumteleskopet. The galaxy's bar cannot be seen. Credit:Zoe Le Conte

"Simuleringerne af universet skal nu undersøges for at se, om vi får de samme resultater som de observationer, vi har gjort med James Webb. Vi er nødt til at tænke uden for det, vi troede, vi vidste."

Da forskerne kiggede længere tilbage i tiden, var de i stand til at se færre og færre bardannende galakser.

They say this might be because galaxies at an even earlier stage of the universe might not be as well formed. There is also currently no way to see shorter bars of stars, which are less easy to spot, even with the increased telescopic power offered by the JWST.

The researchers say they now want to investigate even more galaxies in the early universe to see if they have also formed bars. De håber til sidst at se længere tilbage i tiden-12,2 milliarder år-for at se på barvækst over tid og hvad mekanismerne er bag denne vækst.

  • Artist's impression showing the structure of the Milky Way. Baren er den gulaktige langstrakte struktur, der krydser midten af ​​galaksen. Credit:NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt
  • Kunstnerens indtryk af James Webb -rumteleskopet, der viser sit primære spejl, der peger ind i kosmos. Credit:TRW-Ball

JWST er erstatning for Hubble -rumteleskopet og er det største, mest kraftfulde rumteleskop nogensinde bygget.

Durham University's Center for Extragalactic Astronomy var involveret i teleskopets videnskabelige udvikling, herunder Mid-Infrared Instrument (Miri), der bruges til at undersøge galakser og sorte huller. Durhams Center for Advanced Instrumentation gjorde også noget af optikken til JWST's nær infrarøde spektrografers (NIRSPEC) integrerede feltenhedsinstrument.

Den seneste undersøgelse omfattede også forskere fra Durham University's Institute for Computational Cosmology, University of Victoria, Canada; Jodrell Bank Center for Astrophysics - University of Manchester, UK; the European Southern Observatory; Department of Astronomy and Atmospheric Sciences, Kyungpook National University, Republic of Korea; the Max Planck Institute for Astronomy, Germany; Aix Marseille University, France.

Flere oplysninger: Zoe Le Conte et al, en JWST -undersøgelse af barfraktionen ved Redshifts 1 Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society (2024). Doi:10.1093/mnras/stae921. På arXiv :Doi:10.48550/arxiv.2309.10038

Journaloplysninger: Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , arXiv

Leveret af Durham University