Webb finder ud af, at dværggalakser reioniserede universet
Ved at bruge de hidtil usete muligheder i NASA/ESA/CSA James Webb-rumteleskopet har et internationalt hold af videnskabsmænd opnået de første spektroskopiske observationer af de svageste galakser i løbet af universets første milliard år. Disse resultater, offentliggjort i tidsskriftet Nature , hjælpe med at besvare et mangeårigt spørgsmål til astronomer:Hvilke kilder forårsagede genioniseringen af universet? Disse nye resultater har effektivt vist, at små dværggalakser er de sandsynlige producenter af enorme mængder af energisk stråling.
At forske i udviklingen af det tidlige univers er et vigtigt aspekt af moderne astronomi. Der er meget tilbage at forstå om den tid i universets tidlige historie kendt som reioniseringens æra.
Det var en periode med mørke uden stjerner eller galakser, fyldt med en tæt tåge af brintgas, indtil de første stjerner ioniserede gassen omkring dem, og lyset begyndte at rejse igennem. Astronomer har brugt årtier på at forsøge at identificere de kilder, der udsendte stråling kraftig nok til gradvist at fjerne denne brinttåge, der dækkede det tidlige univers.
Ultradeep NIRSpec og NIRCam ObservVations before the Epoch of Reionization (UNCOVER)-programmet (#2561) består af både billeddannelse og spektroskopiske observationer af linse-klyngen Abell 2744. Et internationalt hold af astronomer brugte gravitationslinser ved dette mål, også kendt som Pandoras klynge , for at undersøge kilderne til universets periode med reionisering.
Gravitationslinser forstørrer og forvrænger udseendet af fjerne galakser, så de ser meget anderledes ud end dem i forgrunden. Galaksehobens 'linse' er så massiv, at den fordrejer selve rummets stof, så meget, at lys fra fjerne galakser, der passerer gennem det skæve rum, også får et skævt udseende.
Forstørrelseseffekten gjorde det muligt for holdet at studere meget fjerne lyskilder ud over Abell 2744 og afslørede otte ekstremt svage galakser, som ellers ville være uopdagelige, selv for Webb.
Holdet fandt ud af, at disse svage galakser er enorme producenter af ioniserende stråling, på niveauer, der er fire gange større end det, der tidligere blev antaget. Det betyder, at de fleste af de fotoner, der reioniserede universet, sandsynligvis kom fra disse dværggalakser.
"Denne opdagelse afslører den afgørende rolle, som ultrasvage galakser spiller i det tidlige universs udvikling," sagde teammedlem Iryna Chemerynska fra Institut d'Astrophysique de Paris i Frankrig. "De producerer ioniserende fotoner, der omdanner neutralt brint til ioniseret plasma under kosmisk reionisering. Det fremhæver vigtigheden af at forstå lavmassegalakser i udformningen af universets historie."
"Disse kosmiske kraftværker udsender kollektivt mere end nok energi til at få arbejdet gjort," tilføjede teamleder Hakim Atek, Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, Sorbonne Université, Frankrig, og hovedforfatter af papiret, der beskriver dette resultat. "På trods af deres lille størrelse er disse lavmassegalakser produktive producenter af energetisk stråling, og deres overflod i denne periode er så betydelig, at deres kollektive indflydelse kan transformere hele universets tilstand."
For at nå frem til denne konklusion kombinerede holdet først ultradybe Webb-billeddata med tilhørende billeddannelse af Abell 2744 fra NASA/ESA Hubble-rumteleskopet for at udvælge ekstremt svage galaksekandidater i reioniseringsepoken. Dette blev efterfulgt af spektroskopi med Webb's Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec). Instrumentets Multi-Shutter Assembly blev brugt til at opnå multi-objekt spektroskopi af disse svage galakser.
Dette er første gang, at videnskabsmænd har målt taltætheden af disse svage galakser robust, og de har med succes bekræftet, at de er den mest talrige befolkning under reioniseringsepoken. Dette er også første gang, at disse galaksers ioniserende kraft er blevet målt, hvilket gør det muligt for astronomer at fastslå, at de producerer tilstrækkelig energisk stråling til at ionisere det tidlige univers.
"NIRSpecs utrolige følsomhed kombineret med gravitationsforstærkningen leveret af Abell 2744 gjorde os i stand til at identificere og studere disse galakser fra universets første milliard år i detaljer, på trods af at de er over 100 gange svagere end vores egen Mælkevej," fortsatte Atek .
I et kommende Webb-observationsprogram, kaldet GLIMPSE, vil videnskabsmænd opnå de dybeste observationer nogensinde på himlen. Ved at målrette mod en anden galaksehob, kaldet Abell S1063, vil endnu svagere galakser under reioniseringsepoken blive identificeret for at verificere, om denne population er repræsentativ for den store udbredelse af galakser.
Da disse nye resultater er baseret på observationer opnået i ét felt, bemærker holdet, at svage galaksers ioniserende egenskaber kan se anderledes ud, hvis de bor i overtætte områder. Yderligere observationer i et uafhængigt felt vil derfor give yderligere indsigt for at hjælpe med at bekræfte disse konklusioner.
GLIMPSE-observationerne vil også hjælpe astronomer med at undersøge perioden kendt som Cosmic Dawn, hvor universet kun var et par millioner år gammelt, for at udvikle vores forståelse af fremkomsten af de første galakser.
Disse resultater er blevet offentliggjort i dag i tidsskriftet Nature .
Flere oplysninger: Hakim Atek, De fleste af de fotoner, der reioniserede universet, kommer fra dværggalakser, Naturen (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07043-6. www.nature.com/articles/s41586-024-07043-6
Journaloplysninger: Natur
Leveret af European Space Agency
Varme artikler
-
Europas Galileo -satellitter ramt af anomalierDenne 17. nov. 2016 foto viser ophør af Ariane flyvning VA233, bærer fire Galileo -satellitter, fra Europas rumhavn i Kourou, Fransk Guyana. Det Europæiske Rumagentur, ESA, åbnede en undersøgelse tors -
Rusland vil tilbage til Venus, bygge genbrugelig raketRuslands Soyuz i mange år gjorde det til det eneste land, der kunne sejle astronauter Chefen for Ruslands rumagentur sagde fredag, at Roscosmos ønsker at vende tilbage til Venus og bringe jordprøv -
Oprettelse af et hotspot til forståelse af VenusOpsætning af høj temperatur på Planetary Spectroscopy Laboratory (PSL) på DLR’s Institute for Planetary Research i Berlin. Kredit:J. Helbert/DLR/Europlanet En ny simuleringsfacilitet på Planetary -
Hubble får øje på en fantastisk spiralgalakseNGC 2903 er placeret omkring 30 millioner lysår væk i stjernebilledet Løven (Løven), og blev undersøgt som en del af en Hubble-undersøgelse af de centrale områder af omkring 145 nærliggende diskgalaks