5 Minuten
Astronomai Misūrio universitete peržiūrėjo James Webb kosminio teleskopo (JWST) infraraudonųjų spindulių vaizdus ir pažymėjo maždaug 300 ypač ryškių objektų, kurie gali būti galaktikos iš Visatos pirmųjų keleto šimtų milijonų metų. Naudodami NIRCam ir MIRI vaizdus kartu su dropout atranka ir spektrinio energijos pasiskirstymo (SED) tinkavimu, tyrėjų komanda praneša apie kandidatus, kurie — jeigu bus patvirtinti — galėtų pareikalauti keisti standartinius ankstyvųjų galaktikų formavimo ir augimo modelius.
Atrankos metodai: kaip buvo parinkti kandidatų objektai
Šis atradimas prasidėjo nuo JWST artimųjų infraraudonųjų spindulių kameros (NIRCam) ir vidutinės infraraudonųjų spindulių priemonės (MIRI), kurios pritaikytos fiksuoti ištemptą šviesą iš tolimos Visatos. Šviesa iš galaktikų, susiformavusių netrukus po Didžiojo sprogimo, yra raudonai poslinkta į infraraudonąją sritį: kuo didesnis raudoninis, tuo ankstesnis epochas ir ilgesnė stebima bangos ilgis. Misūrio universiteto komanda pasinaudojo šiuo efektu ieškodama šaltinių, kurie yra ryškūs JWST raudonesniuose bangų ilgiuose, bet blanksta arba dingsta mėlynesnėse juostose.
Šį stebėtiną požymį dažniausiai išskiria dropout technika: objektai, „iškrentantys“ iš mėlynesnių filtrų, yra kandidatai aukštam raudoniniui, nes neutrali vandenilio absorbcija sugeria ultravioletinius fotonus trumpesniuose nei Leimano ribos bangos ilgiuose. Komanda taikė spalvų ir magnitudės ribas, pritaikytas JWST filtrams, kad sudarytų katalogą neįprastai ryškių dropout objektų.
Patikrinimas: SED tinkavimas ir spektroskopijos vaidmuo
Po pirminės atrankos autoriai naudojo spektrinio energijos pasiskirstymo (SED) tinkavimą, kad įvertintų fotometrinius raudoninius, žvaigždžių mases ir amžių. SED tinkavimas lygina stebėtas platus juostas apimančias srautus su modelių galaktikų šablonais, kad nustatytų tikėtinus raudoninius, kai spektroskopija nepasiekiama. Nors tai yra galingas metodas, fotometriniai įvertinimai turi dviprasmybių: dulkių, stiprių emisijos linijų ar žemesnio raudoninio trikdžių buvimas gali imituoti aukšto raudoninio SED.
Spektroskopija išlieka auksiniu standartu. Išsklaidydama šviesą pagal bangos ilgius, spektroskopija atskleidžia emisijos ir absorbcijos linijas, kurios suteikia tikslius raudoninius ir fizinius diagnostikos rodiklius, tokius kaip metalingumas, jonizacijos būsena ir dujų kinematika. Komanda praneša, kad vienas iš jų ryškių kandidatų jau turi spektroskopinį patvirtinimą kaip ankstyvoji galaktika, tačiau jie pabrėžia, kad reikalingi keli spektroskopiniai patvirtinimai, kad būtų įvertinta, ar visa populiacija tikrai priklauso labai aukštam raudoniniui.
Mokslinis kontekstas ir pasekmės
Jeigu reikšminga dalis iš šių 300 ryškių šaltinių bus patvirtinta raudoniniams, atitinkantiems pirmuosius kelis šimtus milijonų metų, dabartinės teorinės prognozės gali reikalauti atnaujinimo. Standartiniai galaktikų formavimosi modeliai numato tam tikrą ankstyvųjų galaktikų gausą ir ryškumo pasiskirstymą; didesnė nei tikėtasi labai ryškių sistemų populiacija privers modelius įvertinti greitesnį žvaigždžių formavimąsi, spartesnį masės kaupimąsi arba kitokias atgalinio ryšio ir dulkių savybes pirmųjų galaktikų kartų metu.
Pagrindiniai komandos nariai pažymi, kad net keli patikimi aukšto raudoninio patvirtinimai galėtų priversti peržiūrėti ankstyvos Visatos simuliacijas. Kruopštus sekimas naudojant JWST spektroskopiją ir papildomi žemės stebėjimai bus esminiai norint atskirti tikras pirmosios šviesos galaktikas nuo žemesnio raudoninio tarpininkų.
Misinė įranga ir būsimi stebėjimai
James Webb kosminis teleskopas ir toliau keičia observaicinę kosmologiją dėl beprecedentinio jautrumo infraraudonojoje srityje. Gili NIRCam fotografija ir taikyti spektroskopiniai kampanijos su JWST NIRSpec ir MIRI spektrografais lems astronomams matuoti patikimus raudoninius ir fizines savybes šioms kandidatėms. Planuojami tolesni stebėjimai tikriausiai prioritizuos ryškiausius ir lengviausiai prieinamus objektus spektroskopiniam patvirtinimui.
Ekspertų įžvalga
Dr. Elena Marquez, fiktyvi astrofizikė, specializuojanti aukšto raudoninio apžvalgose, komentuoja: "Šimtų labai ryškių dropout objektų aptikimas JWST vaizduose buvo netikėtas. Fotometrinės atrankos puikiai tinka kandidatų sudarymui, tačiau spektroskopinis patvirtinimas parodys, ar matome naują ankstyvųjų, greitai formuojančiųsi galaktikų populiaciją, ar netradicines žemo raudoninio sistemas. Kiekvienas rezultatas suteiktų svarbių žinių apie galaktikų evoliuciją ir stebėjimo šališkumus."
Išvados
Misūrio universiteto komandos apie 300 neįprastai ryškių JWST dropout objektų katalogas pabrėžia tiek gilių infraraudonųjų apžvalgų galią, tiek esamus neaiškumus. Fotometrinė atranka ir SED tinkavimas pateikė įtikinamą aukšto raudoninio kandidatų rinkinį; spektroskopija suteiks galutinius raudoninius ir fizinius diagnostikos duomenis. Jeigu reikšmingas skaičius šių šaltinių bus patvirtintas kaip tikros ankstyvosios galaktikos, teoretikai turės peržiūrėti žvaigždžių formavimosi ir masės kaupimosi modelius Visatos formavimosi epochose. Rezultatai pristatyti straipsnyje "On the very bright dropouts selected using the James Webb Space Telescope NIRCam instrument", išspausdintame žurnale The Astrophysical Journal.
Quelle: sciencedaily
Kommentare