Astronomija

Ar tolimiausi žinomi visatos objektai yra nutolę daugiau nei 14 milijardų šviesmečių?

Ar tolimiausi žinomi visatos objektai yra nutolę daugiau nei 14 milijardų šviesmečių?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kai girdžiu apie tolimiausius visatos objektus, tokius kaip neseniai atrasta galaktika GN-z11, paprastai nurodoma, kad jų atstumai yra šiek tiek mažiau nei 14 milijardų šviesmečių ...

Bet stebimos visatos spindulys yra 46,5 milijardo šviesmečių ... Taigi…

Ar 13,4 milijardo šviesmečių atstumas GN-z11 lemia pačios visatos plėtrą? Vadinamasis „judėjimo atstumas“? O gal tai iš tikrųjų, šiuo metu yra maždaug už 13,4 milijardo šviesmečių?


Anot „Wikipedia“, GN-z11 raudonasis poslinkis yra 11,09, o tai, pasak Nedo Wrighto kosmologijos skaičiuoklės, atitinka maždaug 13 milijardų metų šviesos kelionės laiką ir apie 32 milijardų šviesmečių artėjantį radialinį atstumą.

Kombinuotas radialinis atstumas yra atstumo matas, kurio atžvilgiu stebimos visatos skersmuo yra apie 46 milijardai šviesmečių, taigi, to jūs norite šiame kontekste.

Daugelis žmonių nesupranta kosmologinės ekspansijos pasekmių ir mano, kad jei šviesos kelionės laikas yra 13 milijardų metų, tai atstumas iki galaktikos turi būti (arba turėjo būti) 13 milijardų šviesmečių. Jie yra pakankamai įsitikinę, kad praneš apie tą atstumą kaip faktą, neatskleisdami, kad patys apskaičiavo. Todėl paprastai negalima patikėti atstumais populiariuose straipsniuose. Galite pasitikėti raudonu poslinkiu, jei apie jį pranešama, ir tikriausiai galite pasitikėti laikais (arba lengvu kelionės laiku, arba laiku nuo didžiojo sprogimo).


Beveik kiekvienos galaktikos centre yra monstras - milijonus milijardus kartų didesnė už Saulę supermasyvi juodoji skylė. Nors apie šiuos objektus dar reikia daug sužinoti, daugelis mokslininkų mano, kad jie yra labai svarbūs formuojant galaktikas ir jų struktūrą. Be to, kai kurios iš šių juodųjų skylių yra ypač aktyvios, nes žvaigždės, dulkės ir dujos į žaižaruojančius akrecijos diskus skleidžia galingą spinduliuotę į kosmosą, kai vartoja aplinkines medžiagas. Šie kvazarai yra vieni iš labiausiai nutolusių objektų, kuriuos gali pamatyti astronomai, ir dabar yra naujas tolimiausio kada nors pastebėto rekordas.

Mokslininkų komanda, vadovaujama buvusio UC Santa Barbaros mokslų daktaro mokslų daktaro Feige Wango, įskaitant profesorių Joe Hennawi ir dabartinį postdoką Riccardo Nanni, paskelbė apie toliausiai iki šiol atrastą kvazarą J0313-1806. Šis visiškai susiformavęs tolimas kvazaras, atrodo, atrodė daugiau nei prieš 13 milijardų metų, taip pat yra pats ankstyviausias, kol kas astronomams įžvalgos apie masinių galaktikų susidarymą ankstyvojoje visatoje. Komandos išvados buvo paskelbtos 2021 m. Sausio mėn. Amerikos astronomijos draugijos susirinkime ir paskelbtos „Astrophysical Journal Letters“.

Kvazarai yra energingiausi visatos objektai. Jie atsiranda, kai dujos perkaitintame akrecijos diske aplink supermasyvią juodąją skylę yra nenumaldomai traukiamos į vidų, perduodamos energiją per elektromagnetinį spektrą. Tai išskiria milžinišką kiekį elektromagnetinės spinduliuotės, o patys masyviausi pavyzdžiai lengvai išstumia visas galaktikas.

„Quasar J0313-1806“ yra už 13 milijardų šviesmečių ir egzistavo praėjus vos 690 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Jį skatina anksčiausiai žinoma supermasyvi juodoji skylė, kuri, nepaisant ankstyvo susidarymo, vis dar sveria daugiau nei 1,6 milijardo kartų, palyginti su Saulės mase. Iš tiesų, J0313-1806 šiuolaikinį Paukščių kelią pralenkia 1000 kartų.

"Tolimiausi kvazarai yra labai svarbūs norint suprasti, kaip susidarė ankstyviausios juodosios skylės, ir suprasti kosminę reionizaciją - paskutinį pagrindinį mūsų visatos fazinį perėjimą", - sakė bendraautorius Xiaohui Fan, astronomijos profesorius Arizonos universitete.

Tokios didžiulės juodosios skylės buvimas taip ankstyvoje Visatos istorijoje meta iššūkį juodosios skylės susidarymo teorijoms. Kaip paaiškina pagrindinis autorius Wangas, dabar NASA Hablo narys Arizonos universitete, paaiškina: Pirmųjų masyvių žvaigždžių sukurtos juodosios skylės negalėjo išaugti tokios didelės tik per kelis šimtus milijonų metų “.

Kvazaras tyrinėtojų duomenyse pasirodo šiek tiek daugiau nei dėmė.

Nuotraukų kreditas: FEIGE WANG IR AL.

Komanda pirmą kartą aptiko J0313-1806, apjungusi didelio ploto skaitmeninio dangaus tyrimų duomenis. Svarbus naujojo kvazaro apibūdinimas buvo aukštos kokybės spektras, gautas WM Keck observatorijoje: „Per Kalifornijos universiteto observatorijas mes turime privilegijuotą prieigą prie Keck teleskopų Mauna Kea viršūnėje, o tai leido mums gauti aukštos kokybės duomenys apie šį objektą netrukus po to, kai buvo patvirtinta, kad jis yra kitų teleskopų kvazaras “, - sakė Hennawi.

Kekko observatorijos stebėjimai ne tik pasvėrė siaubingą juodąją skylę, bet ir atskleidė ypatingai greitą nutekėjimą iš kvazaro kaip didelio greičio vėją, važiuojantį 20% šviesos greičio. „Tokio ekstremalaus didelio greičio nuotėkio išskiriama energija yra pakankamai didelė, kad paveiktų žvaigždžių susidarymą visoje kvazaro priimančiosios galaktikoje“, - sakė Jinyi Yangas iš Arizonos universiteto Stewardo observatorijos.

Ankstyvojoje galaktikoje, kurioje yra kvazaras, vyksta žvaigždžių formavimosi antplūdis, sukuriant naujas žvaigždes 200 kartų greičiau nei šių dienų Paukščių takas. Sistema yra anksčiausias žinomas kvazaro pavyzdys, formuojantis priimančiosios galaktikos augimą. Šio intensyvaus žvaigždžių susidarymo, šviečiančio kvazaro ir didelio greičio nuotėkio derinys padaro J0313-1806 ir jo galaktiką perspektyvia natūralia laboratorija suprantant supermasyvių juodųjų skylių ir jų priimančiųjų galaktikų augimą ankstyvojoje visatoje.

„Tai būtų puikus tikslas ištirti ankstyviausių supermasyvių juodųjų skylių susidarymą“, - padarė išvadą Wangas. "Mes taip pat tikimės daugiau sužinoti apie kvazaro nutekėjimo poveikį jų priimančiajai galaktikai, taip pat sužinoti, kaip ankstyvojoje visatoje susiformavo masyviausios galaktikos."

Norint rasti šiuos tolimus kvazarus reikia nepaprastai kruopštaus darbo, nes jie yra kaip adatos šieno kupetoje. Astronomai iškasa milijardų dangaus objektų skaitmeninius vaizdus, ​​kad surastų perspektyvius kandidatus į kvazarą. „Dabartinis šių objektų paieškos procentas yra maždaug 1%. Prieš susirandant savo princą, turite pabučiuoti daug varlių “, - pastebėjo Hennawi.

Hennawi, Wangas ir Nanni kuria mašininio mokymosi įrankius, kad galėtų analizuoti šiuos didelius duomenis ir efektyvinti tolimų kvazarų paiešką. "Ateinančiais metais Europos kosmoso agentūros palydovas" Euclid "ir NASA Jameso Webbo kosminis teleskopas leis mums rasti šimtą kvazarų tokiu atstumu ar toliau", - sakė Hennawi. „Turėdami didelę statistinę šių objektų imtį, galėsime sukurti tikslią reionizacijos epochos laiko juostą ir daugiau sužinoti, kaip susidarė šios didžiulės juodosios skylės.“


Galaktika pastebėjo netoli visatos krašto

Galaktika, kuri gali būti nutolusi daugiau nei 14 milijardų šviesmečių, suteikia pirmąjį žvilgsnį į Visatą, kai susidaro galaktikos ir žvaigždės.

„Skaičiuodami visatos amžių pagal žmogaus gyvenimą, mes jums parodome kūdikių nuotraukas“, - sakė pagrindinė astronomė Esther Hu iš Havajų universiteto.

"Paskutinis galaktikos momentinis vaizdas parodė, kad mažylis yra ką tik praėjęs savo ketvirtąjį gimtadienį. Tai yra trys su puse", - sakė ji.

Norint keliauti į Žemę, reikia milijardų metų, šviesa iš galaktikos atspindi visatos pavyzdį, kai jai buvo apie 750 milijonų metų, maždaug 50 milijonų metų anksčiau, nei iš antrojo labiausiai žinomo objekto.

Visata prasidėjo maždaug prieš 14–16 milijardų metų nuo Didžiojo sprogimo pagal dažniausiai priimtą kosmologinį modelį.

Dangus išsiplėtė ir atvėso maždaug 500 milijonų metų. Tada per ateinančius 500 milijonų metų, vadinamuosius tamsiuosius amžius, šaltos dujos susikaupė į galaktikas. Tamsi epocha baigėsi, kai galaktikos išsiveržė į šviesą.

Tolima galaktika, pažymėta dviem juodais ženklais, pasirodo siauroje šviesos juostoje už matomo spektro ribų. Įterpimas rodo siaurajuosčio vaizdą su pašalinta kaimyninės galaktikos šviesa.

Bent jau tai yra įprasta teorija apie ankstyvąją visatos evoliuciją. Naujas objektas privertė astronomus atnaujinti savo idėjas.

„Ši galaktika formuoja žvaigždes tuo metu, kai spėjama, kad ji yra tamsoje visatos viduryje, kai galaktikos pradeda įsijungti“, - sakė Hu.

Ankstesnis rekordininkas yra retos klasės objektai, vadinami kvazarais, ypač ryškiais galaktikos šerdimis, kuriuos gali paskatinti juodosios skylės.

Norėdami rasti daug blankesnę galaktiką, mokslininkai rėmėsi keistu paieškos metodu, kosmose panaudodami gravitacinį lęšį.

Maždaug už 6 milijonų šviesmečių esančios tankios krūvos galaktikų, vadinamų „Abell 370“ spiečiaus lauku, sunkumas lenkė ir sutelkė daug tolimesnės galaktikos šviesą, veikdamas kaip de facto didinamasis stiklas.

Komandos darbas pasirodys balandžio 1 d. „Astrophysical Journal Letters“ numeryje.


NASA teleskopai padeda nustatyti tolimiausią „Galaxy“ klasterį

Astronomai atskleidė augantį galaktikos didmiestį, labiausiai nutolusį ankstyvojoje visatoje. Ši senovinė galaktikų kolekcija greičiausiai išaugo į šiuolaikišką galaktikų grupę, panašią į šiandien matomą masyvią.

__JPL_CAPTION_1
& rsaquo Naršyti atvaizdo versiją
-> PASADENA, Kalifornija. - Astronomai atskleidė augantį galaktikos didmiestį, labiausiai nutolusį ankstyvojoje visatoje. Ši senovinė galaktikų kolekcija greičiausiai išaugo į šiuolaikišką galaktikų grupę, panašią į šiandien matomą masyvią.

Besivystantis klasteris, pavadintas COSMOS-AzTEC3, buvo atrastas ir jam būdingi kelių bangų teleskopai, įskaitant NASA kosminius teleskopus „Spitzer“, „Chandra“ ir „Hubble“ bei antžeminius W.M. Kecko observatorija ir Japonijos „Subaru“ teleskopas.

„Šis jaudinantis atradimas demonstruoja išskirtinį mokslą, kuris buvo įmanomas bendradarbiaujant NASA projektams ir mūsų tarptautiniams partneriams“, - sakė NASA Astrofizikos skyriaus direktorius NASA būstinėje Vašingtone Jonas Morse.

Mokslininkai šį augantį galaktikų gumulą vadina proto klasteriu. COSMOS-AzTEC3 yra tolimiausias žinomas proto klasteris, taip pat vienas jauniausių, nes jis matomas, kai pati visata buvo jauna. Grupė yra maždaug 12,6 milijardo šviesmečių atstumu nuo Žemės. Manoma, kad mūsų visatos amžius yra 13,7 milijardo metų. Anksčiau brandesnės šių grupių versijos buvo pastebėtos už 10 milijardų šviesmečių.

Astronomai taip pat nustatė, kad šioje grupėje šmėžuoja ekstremalūs žvaigždžių formavimosi pliūpsniai ir viena didžiulė besimaitinanti juoda skylė.

„Mes manome, kad žvaigždžių žvaigždės ir juodosios skylės yra klasterio sėklos“, - sakė Peteris Capakas iš NASA Spitzer mokslo centro Kalifornijos technologijos institute Pasadenoje. "Šios sėklos ilgainiui išaugs į milžinišką centrinę galaktiką, kuri dominuos klasteryje - tai bruožas, aptinkamas šių dienų galaktikų spiečiuose." Capakas yra pirmasis straipsnio, pasirodžiusio žurnalo „Nature“ sausio 13 d., Autorius.

Dauguma mūsų visatos galaktikų yra sujungtos į grupes, kurios kosminį kraštovaizdį taško kaip miesto išsiplėtimas, paprastai sutelktas aplink vieną seną, siaubingą galaktiką, kurioje yra didžiulė juodoji skylė. Astronomai manė, kad ankstyvojoje visatoje turėtų egzistuoti primityvios šių grupių versijos, kurios vis dar formuojasi ir kaupiasi. Tačiau iki šiol buvo sunku rasti vieną.

Pirmiausia Capakas ir jo kolegos naudojo Chandros rentgeno observatoriją ir Jungtinės Karalystės James Clerk Maxwell teleskopą Mauna Kėjoje, Havajuose, ieškodami juodųjų skylių ir žvaigždžių formavimosi sprogimų, reikalingų masyvioms galaktikoms formuoti šiuolaikinių galaktikų miestų centruose. . Tada astronomai naudojo „Hubble“ ir „Subaru“ teleskopus, kad įvertintų atstumus iki šių objektų ir ieškotų didesnio galaktikų tankio aplink juos. Galiausiai, naudojant Keck teleskopą, buvo patvirtinta, kad šios galaktikos yra tame pačiame atstume ir yra to paties galaktikos išplitimo dalis.

Kai mokslininkai rado šį galaktikų susikaupimą, jie išmatavo bendrą masę, naudodamiesi Spitzeriu. Šiuo atstumu žvaigždžių optinė šviesa yra perkeliama arba ištempiama į infraraudonųjų spindulių bangos ilgius, kuriuos Spitzeris gali stebėti tik kosminėje erdvėje. Paaiškėjo, kad vienkartinė masės suma yra mažiausiai 400 milijardų saulių - pakanka nurodyti, kad astronomai iš tiesų atskleidė didžiulį protoplastą. „Spitzer“ stebėjimai taip pat padėjo patvirtinti, kad masyvi galaktika klasterio centre formavo žvaigždes įspūdingu greičiu.

Chandros rentgeno stebėjimai buvo naudojami norint rasti ir apibūdinti didžiulę juodąją skylę, kurios masė viršijo 30 milijonų saulės spindulių. Dabartinių galaktikų spiečiuose yra paplitusios didžiulės juodosios skylės, tačiau tai yra pirmas kartas, kai šio šuolio maitinanti juodoji skylė buvo susieta su tokiu jaunu klasteriu.

Galiausiai „Institut de Radioastronomie Millimétrique“ interferometro teleskopas Prancūzijoje ir 30 metrų (apie 100 pėdų) teleskopas Ispanijoje kartu su Nacionalinės radijo astronomijos observatorijos labai didelio masyvo teleskopu Naujojoje Meksikoje matavo dujų ar degalų kiekį ateityje žvaigždžių formavimasis grupėje. Rezultatai rodo, kad klasteris ir toliau augs į modernų galaktikų miestą.

„Šiam klasteriui prikalti tikrai reikėjo kaimo teleskopų“, - sakė Capakas. "Viso elektromagnetinio spektro stebėjimas nuo rentgeno iki milimetro bangos ilgio buvo labai svarbus teikiant išsamų daugelio klasterio aspektų vaizdą".

„Sextans“ žvaigždyne esantis „COSMOS-AzTEC3“ yra pavadintas regiono, kuriame jis buvo rastas, pavadinimu „COSMOS“ po kosminės evoliucijos tyrimo. „AzTEC“ yra fotoaparato, naudojamo James Clerk Maxwell teleskope, pavadinimas. Ši kamera dabar yra pakeliui į Didžiojo milimetro teleskopą, esantį Meksikos Pueblos valstijoje.


Kas yra kvazaras?

Pasak NASA:

Daugelis astronomų mano, kad kvazarai yra tolimiausi visatoje aptikti objektai.

Kvazarai skleidžia milžinišką energijos kiekį - jie gali būti trilijoną kartų ryškesni už Saulę!

Manoma, kad kvazarai energiją gamina iš masyvių juodųjų skylių galaktikų, kuriose yra kvazarai, centre.

Kadangi kvazarai yra tokie ryškūs, jie užgožia šviesą iš visų kitų tos pačios galaktikos žvaigždžių.


Spokso į senovės, * itin * tolimos juodosios skylės gerklę

Naudodami vieną didžiausių optinių šviesos teleskopų pasaulyje, astronomai nustatė vieną rečiausių žvėrių Visatoje: nepaprastai nutolusio tipo galaktika, vadinama objektu „BL Lac“, galaktikos supermasyvi juodoji skylė išskleidžia tokią galingą energijos pluoštą, kad nyksta visos galaktikos, iš kurios ji sklinda, šviesa.

Nors yra žinoma daugiau nei šimtas „BL Lac“ objektų, šis yra pirmasis, matomas šiame neįtikėtiname atstume - sklido šviesa, kurią matome iš jo 12 milijardų metų kad patektume pas mus. Mes matome šią galaktiką tokią, kokia ji buvo, kai Visatai buvo mažiau nei 2 milijardai metų.

Daugiau blogos astronomijos

Ir tai yra įdomi situacija: nemanėme, kad „BL Lac“ objektai gali egzistuoti taip anksti Visatos istorijoje.

Meno kūrinys, kuriame pavaizduota supermasyvi juodoji skylė, apsupta akrecijos disko ir magnetinės vainiko, su priešingomis kryptimis paleidžiančiomis galingomis srovėmis. Kreditas: NASA / CXC / M. Weiss

Kiekvienoje didelėje Visatos galaktikoje yra centrinė supermasyvi juodoji skylė, paprastai nuo kelių milijonų iki kelių milijardų kartų didesnė už Saulės masę. Medžiaga, patekusi į šią juodąją skylę, suformuoja didžiulį diską, kuris neįtikėtinai įkaista. Disko magnetinis laukas sukasi dėl disko sukimosi, o centre suformuoja sūkurį kaip magnetinį viesulą. Laukas yra toks stiprus, kad gali atitraukti medžiagą nuo juodosios skylės, pagreitindamas ją beveik beveik šviesos greičiu.

Mes vadiname tokias galaktikas aktyvios galaktikos. Mes matome daug jų spinduliuotės, tačiau atrodo, kad tik mažas pogrupis skleidžia gama spindulius, pačią aukščiausią šviesos formą. Manome, kad gama spindulius iš jų galime pamatyti tik tada, kai pamatome beveik tiksliai į mus nukreiptą medžiagos pluoštą. Jei mes tai matome kampu, gama spinduliai praleidžia mus.

Vadinamos tokios galaktikos blazarai, ir tai reiškia, kad mes matome, kad galaktika yra blazaras tik tada, kai žiūrime žemyn į to spindulio statinę. Tai kelia nerimą. Džiaugiuosi, kad jie linkę būti labai toli nuo mūsų.

Menininko piešinys, kuriame pavaizduota energija skleidžianti galaktika su galinga juodąja skylute. Kreditas: DESY, mokslo komunikacijos laboratorija

Blazarai būna dviejų skonių. Vienas iš jų vadinamas plokščiuoju radijo spektro kvazaru (arba FRSQ), ir jie linkę keisti savo ryškumą per trumpą laiką. Mes taip pat matome iš jų šviesą, būdingą angliai ir deguoniui, pašildytam iki aukštos temperatūros (skleidžiama labai ryškiai apibrėžtomis spalvomis, vadinamomis išmetimo linijos).

Kitos kategorijos galaktikos vadinamos BL Lac objektais, pavadintais pagal pirmąjį rastą, vadinamą BL Lacertae (kintamai ryškus objektas Lacerta, driežo žvaigždyne). Jie yra panašūs į FRSQ, tačiau nerodo ryškių emisijos linijų. Manome, kad FRSQ yra jaunatviškos brandžioms galaktikoms, kurios ilgainiui šiek tiek nusėda ir tampa BL Lac objektais.

Tai reikštų, kad jei pažvelgsime pakankamai toli į Visatos istoriją, nustosime matyti „BL Lac“ objektus ir matysime tik FRSQ. Šis naujas pastebėjimas daro šią išvadą šiek tiek sudėtingesnę.

Objekto „BL Lac 4FGL J1219.0 + 3653 (centre)“ vaizdas kartu su kai kuriomis priekinio plano galaktikomis ir žvaigžde (kairėje), naudojamas išlyginti plyšį, leidžiantį šviesą iš galaktikos per teleskopą į spektrografą. Kreditas: Palija ir kt.

Aptariamas objektas vadinasi 4FGL J1219.0 + 3653 (trumpai pavadinkime J1219), o orbituojančios „Fermi“ gama spindulių observatorijos buvo nustatyta, kad jis skleidžia gama spindulius. Aišku, tai blazaras, bet koks skonis?

Naudodama milžinišką 10,4 metrų ilgio „Gran Telescopio Canarias“ La Palmos saloje, astronomų komanda stebėjo J1219, imdama jo spektrą. Jie visiškai nerado emisijos linijų, todėl tapo aišku, kad tai „BL Lac“ objektai, o ne FRSQ. Jie taip pat sugebėjo patvirtinti milžinišką 12 milijardų šviesmečių atstumą, todėl ji tapo lengviausia tolimiausia kada nors matyta BL Lac galaktika - maždaug 800 milijonų šviesmečių.

Ir tai šiokia tokia problema! Jei FRSQ galiausiai tampa BL Lac objektais, tai šio objekto jaunimas reiškia, kad tai gali įvykti anksčiau nei manyta. Nepaisant to, astronomai prognozuoja, kad yra tik du - 2! - BL Lacs, kurie turėtų egzistuoti taip toli nuo mūsų visoje stebimoje Visatoje. Ir čia jie rado vieną iš jų.

Tai labai šaunu. Tai reiškia, ką reikia daryti toliau: raskite jų daugiau. Jei randama kita, tada gerai. Viskas vis dar gerai. Bet jei laikui bėgant randama daugiau, tai abejoja šių objektų evoliucijos kelio idėja. Nuoširdžiai pasakius apie blazarų elgesį, nežinoma (net nėra visiškai aišku, kodėl mes matome teršalų linijas iš FRSQ, o ne „BL Lac“ objektus), todėl šiuo metu tai yra atvira tyrimų sritis.

Reikalas tas, kad norint gauti pakankamai padorų šių siaubingai tolimų žvėrių spektrą, reikia didžiulių teleskopų, tokių kaip La Palmoje. Taigi gali praeiti šiek tiek laiko, kol astronomai sužinos, ar stebimos Visatos pakraštyje egzistuoja daugiau BL Lac galaktikų. Gal J1219 yra vienas. Gal ji turi vieną ar du brolius ar seseris ar daugiau. Dar kurį laiką nežinome.

Tai giliai pažvelgti į Visatą yra nepaprastai sunku ir tai, ką mes sugebėjome padaryti palyginti neseniai. Tai vis dar nežinoma daugeliu atžvilgių.

Be to, daugeliu atžvilgių hic sunt drakonai - štai slibinai. Ugnimi kvėpuojančios pabaisos universus incognita. Skamba maždaug teisingai.


Kosminės aušros liudininkai - nuo 250 iki 350 milijonų metų po Visatos pradžios

Vis dar vaizdo įrašas, rodantis pirmųjų žvaigždžių ir galaktikų susidarymą ir evoliuciją virtualioje visatoje, panašioje į mūsų pačių. Autorius: dr. Harley Katzas, Beecrofto bendradarbis, Fizikos katedra, Oksfordo universitetas Kosminė aušra, kai žvaigždės susikūrė pirmą kartą, įvyko 250–350 milijonų metų po & hellip pradžios.

Vis dar vaizdo įrašas, rodantis pirmųjų žvaigždžių ir galaktikų susidarymą ir evoliuciją virtualioje visatoje, panašioje į mūsų pačių. Autorius: dr. Harley Katz, „Beecroft“ narys, Fizikos katedra, Oksfordo universitetas

Kosminė aušra, kai žvaigždės susiformavo pirmą kartą, įvyko 250–350 milijonų metų nuo Visatos pradžios, rodo naujas tyrimas, kurį vedė Londono universiteto koledžo (UCL) ir Kembridžo universiteto mokslininkai.

Tyrimas, paskelbtas Mėnesiniai karališkosios astronomijos draugijos pranešimaiy, siūlo, kad NASA Jameso Webbo kosminis teleskopas (JWST), kurį planuojama paleisti lapkritį, bus pakankamai jautrus, kad galėtumėte tiesiogiai stebėti galaktikų gimimą.

JK vadovaujama tyrimų grupė ištyrė šešias tolimiausias šiuo metu žinomas galaktikas, kurių šviesa užtruko didžiąją visatos gyvenimo dalį, kad mus pasiektų. Jie nustatė, kad šių galaktikų atstumas nuo Žemės atitiko „žvilgsnio atgal“ laiką, kuris buvo daugiau nei prieš 13 milijardų metų, kai visatai buvo tik 550 milijonų metų.

Analizuodami Hablo ir Spicerio kosminių teleskopų vaizdus, ​​mokslininkai apskaičiavo šių galaktikų amžių, svyruojantį nuo 200 iki 300 milijonų metų, leidžiantį įvertinti, kada jų žvaigždės pirmą kartą susiformavo.

Spalvotas galaktikų sankaupos vaizdas, naudojamas vienai iš šešių galaktikų MACS0416-JD aptikti, ištirtas Londono universiteto koledžo ir Kembridžo universiteto mokslininkų vadovaujamame tyrime. Apskaičiuotas šios galaktikos amžius yra 351 milijonas metų, o tai reiškia, kad ši galaktika susiformavo 178 milijonus metų po Didžiojo sprogimo. Šios galaktikos žvaigždžių masė milijardą kartų viršija Saulės masę. Šis objektas šiuo metu yra tolimiausia galaktika, aptikta naudojant ALMA. Autoriai: ESA / Hablas, NASA, HST pasienio laukai

Pagrindinis autorius dr. Nicolasas Laporte'as (Kembridžo universitetas), pradėjęs projektą būdamas UCL, teigė: „Teorikai spėja, kad visata buvo tamsi vieta pirmuosius šimtus milijonų metų, kol dar nesusiformavo pirmosios žvaigždės ir galaktikos.

„Liudyti tą akimirką, kai Visata pirmą kartą buvo maudoma žvaigždžių šviesoje, yra pagrindinis astronomijos siekis.

„Mūsų stebėjimai rodo, kad kosminė aušra įvyko nuo 250 iki 350 milijonų metų nuo Visatos pradžios, o jų susidarymo metu tokios galaktikos, kokias tyrėme, būtų buvusios pakankamai šviežios, kad būtų galima pamatyti su Jameso Webbo erdve. Teleskopas. “

Tyrėjai analizavo galaktikų žvaigždžių šviesą, užfiksuotą Hablo ir Spicerio kosminių teleskopų, ir ištyrė jų energijos pasiskirstymo žymeklį, rodantį atominio vandenilio * buvimą jų žvaigždžių atmosferoje. Tai pateikia jose esančių žvaigždžių amžiaus įvertinimą.



Vaizdo įrašas rodo pirmųjų žvaigždžių ir galaktikų susidarymą ir evoliuciją virtualioje visatoje, panašioje į mūsų pačių. Modeliavimas prasideda prieš pat kosminę aušrą, kai visatoje nėra žvaigždžių šviesos, ir tęsiasi iki 550 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, kai stebimos šešios dr. Laporte'o ir jo kolegų analizuojamos galaktikos. Viršutiniame kairiajame kampe parodytas visatos amžius milijonais metų. Intarpas sutelkia dėmesį į galaktikos evoliuciją, panašią į naujausią stebėjimo tyrimą. Violetiniai regionai rodo gijinį dujų, daugiausia sudarytų iš vandenilio, pasiskirstymą. Baltieji regionai žymi žvaigždės šviesą, o geltonieji - energingiausią spinduliavimą iš masyviausių žvaigždžių, galinčių jonizuoti aplinkines vandenilio dujas. Kai masyvios žvaigždės greitai pasiekia savo gyvenimo pabaigą, jos išsiveržia per smarkius supernovos sprogimus, kurie išstumia aplinkines dujas ir leidžia ištrūkti iš šios energetinės spinduliuotės. Galaktikos, tokios kaip parodyta, nuolat kaupia medžiagą iš netoliese esančių mažesnių sistemų ir greitai susirenka, kad susidarytų reikšmingesnės galaktikos, kurias vėliau stebėjo Hablo kosminis teleskopas. Autorius: dr. Harley Katz, „Beecroft“ narys, Fizikos katedra, Oksfordo universitetas

Šis vandenilio parašas stiprėja, kai žvaigždžių populiacija sensta, bet mažėja, kai galaktika yra senesnė nei milijardas metų. Priklausomybė nuo amžiaus atsiranda dėl to, kad masyvesnės žvaigždės, prisidedančios prie šio signalo, greičiau degina savo branduolinį kurą ir todėl pirmiausia žūva.

Bendraautorius dr. Romainas Meyeris (UCL Physics & # 038 Astronomy ir Maxo Plancko astronomijos institutas Heidelberge, Vokietija) sakė: „Šis amžiaus rodiklis naudojamas žvaigždžių žymėjimui mūsų pačių kaimynystėje Paukščių Take, tačiau jis taip pat gali būti iki šiol naudotos itin nutolusiomis galaktikomis, matytomis labai ankstyvu visatos periodu.

„Naudodami šį rodiklį galime daryti išvadą, kad net ir šiais ankstyvais laikais mūsų galaktikoms yra 200–300 milijonų metų.“

Analizuodami Hablo ir Spicerio duomenis, mokslininkai turėjo įvertinti kiekvienos galaktikos „raudoną poslinkį“, nurodantį jų kosmologinį atstumą ir atitinkamai atgalinį laiką, kuriuo jie stebimi. Norėdami tai pasiekti, jie atliko spektroskopinius matavimus naudodami visą galingų antžeminių teleskopų ginklą - Čilės „Atacama Large Millimeter Array“ (ALMA), Europos labai didelį teleskopą, dviejuosius „Keck“ teleskopus Havajuose ir „Gemini-South“ teleskopą.

Šie matavimai leido komandai patvirtinti, kad žvilgsnis į šias galaktikas atitiko žvilgsnį į laiką, kai visatai buvo 550 milijonų metų.

Bendraautorius profesorius Richardas Ellisas (UCL Physics & # 038 Astronomy), savo karjeros metu stebėjęs vis tolimesnes galaktikas, sakė: „Per pastarąjį dešimtmetį astronomai nustūmė tai, ką galime stebėti, iki to laiko, kai visata buvo tik 4% dabartinio amžiaus. Tačiau dėl riboto Žemės atmosferos skaidrumo ir Hablo bei Spitzerio kosminių teleskopų galimybių mes pasiekėme savo ribą.

„Dabar nekantriai laukiame, kada bus paleistas Jameso Webbo kosminis teleskopas, kuris, mūsų manymu, gali tiesiogiai liudyti kosminę aušrą.

„Siekis pamatyti šį svarbų visatos istorijos momentą dešimtmečius buvo šventas gralis astronomijoje. Kadangi mes esame pagaminti iš žvaigždėse apdorotos medžiagos, tai tam tikra prasme yra mūsų pačių kilmės paieškos. “**

Naujame tyrime dalyvavo Kalifornijos universiteto Santa Cruz, Kalifornijos universiteto ir Teksaso universiteto astronomai.

Tyrėjai gavo paramą iš Kavli fondo, Europos tyrimų tarybos, Nacionalinės aeronautikos ir kosmoso administracijos (NASA) ir Nacionalinio mokslo fondo (NSF) JAV.

NASA vadovaujamą Jameso Webbo kosminį teleskopą, Hablo observatorijos įpėdinį, planuojama paleisti į kosmosą lapkričio mėnesį. Tai bus pagrindinė observatorija per ateinantį dešimtmetį, aptarnaujanti tūkstančius astronomų visame pasaulyje. Jį sudaro infraraudonųjų spindulių observatorija, didžiulis 6,5 metrų pločio veidrodis ir deimanto formos saulės skydas. UCL mokslininkai iš Mullardo kosmoso mokslo laboratorijos sukūrė ir išbandė pagrindinius NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), vieno iš keturių teleskopo prietaisų, aparatūros komponentus.

* Atominis vandenilis yra vandenilis, kuris nebuvo padalintas į protonus ir elektronus.

** Visi sunkiausi visatos elementai - viskas, išskyrus vandenilį, helį ir ličio -, sintetinami žvaigždėse ir paskui pasėjami visatoje, kai žvaigždės sprogsta savo gyvenimo pabaigoje. Tai apima žmones sudarančius elementus - kalcį mūsų kauluose, geležį mūsų kraujyje.

Nuoroda: 2021 m. Birželio 24 d. N Laporte, R A Meyer, R S Ellis, B E Robertson, J Chisholm ir G W Roberts-Borsani „Zonduojanti kosminė aušra: kandidatų z = 9 galaktikų amžiai ir žvaigždžių susidarymo istorijos“. Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai.

DOI: 10.1093 / mnras / stab1239


APIE MOSFIRE

Daugiafunkcinis infraraudonųjų spindulių tyrimo spektrografas (MOSFIRE) renka tūkstančius spektrų iš objektų, apimančių įvairius atstumus, aplinką ir fizines sąlygas. Šį didelį, vakuuminį kriogeninį instrumentą daro išskirtiniu tai, kad jis regėjimo lauke gali pasirinkti iki 46 atskirų objektų ir tada vienu metu įrašyti visų 46 objektų infraraudonųjų spindulių spektrą. Pasirinkus naują lauką, vakuuminės kameros viduje esantis robotinis mechanizmas per šešias minutes pertvarko mažų plyšių pasiskirstymą židininėje plokštumoje. Aštuoneri metai, kai „First Light“ buvo sukurta 2012 m., Ankstyvieji „MOSFIRE & # 8217“ atlikimo rezultatai svyruoja nuo itin kietų netoliese esančių pogrindžio masės objektų atradimo iki deguonies aptikimo jaunose galaktikose praėjus tik dviem milijardams metų po Didžiojo sprogimo. MOSFIRE tapo įmanoma finansuojant Nacionaliniam mokslo fondui. Šiuo metu tai yra paklausiausia priemonė Keck observatorijoje.


Hablas ir Keckas susivienijo ieškodami tolimiausios žinomos Visatos galaktikos

Tarptautinė astronomų komanda galėjo nustatyti naują rekordą atradusi tolimiausią žinomą Visatos galaktiką. Apytiksliai 13 milijardų šviesmečių atstumu esantis objektas yra matomas tik po 750 milijonų metų po didžiojo sprogimo, kai Visata buvo vos 5 procentai dabartinio amžiaus.

Pirmykštė galaktika buvo nustatyta sujungus NASA / ESA Hablo kosminio teleskopo ir CARA W. M. Kecko teleskopų Mauna Kea Havajuose galią. Šios puikios observatorijos gavo impulsą dėl natūralaus „kosminio gravitacinio objektyvo“ padidinimo erdvėje, kuris dar labiau sustiprina tolimo objekto ryškumą.

Naujai atrasta galaktika greičiausiai bus jauna galaktika, šviečianti vadinamųjų „tamsiųjų viduramžių“ pabaigoje - kosmoso istorijos laikotarpyje, kuris baigėsi pirmosiomis galaktikomis ir kvazarais, kurie matinį, molekulinį vandenilį pavertė skaidria, jonizuota Visata, kurią mes pamatyti šiandien.

Naujoji galaktika buvo aptikta ilgoje netoliese esančios galaktikų grupės „Abell 2218“ ekspozicijoje, paimta naudojant „Advanced Camera for Surveys“ Hablo kosminiame teleskope. Šis klasteris yra toks masyvus, kad tolimų objektų, einančių per grupę, šviesa iš tikrųjų sulenkiama ir sustiprėja, panašiai kaip didinamasis stiklas lenkia ir didina pro jį matomus objektus. Tokie natūralūs gravitaciniai „teleskopai“ leidžia astronomams pamatyti itin tolimus ir silpnus objektus, kurių kitaip nematyti. Itin silpna galaktika yra taip toli, kad jos matoma šviesa buvo ištempta į infraraudonųjų spindulių bangos ilgius, todėl stebėjimai buvo ypač sunkūs.

"Ieškodami tolimų galaktikų, padidintų" Abell 2218 ", aptikome porą nuostabiai panašių vaizdų, kurių išdėstymas ir spalva rodo labai tolimą objektą" sakė astronomas Jeanas-Paulas Kneibas (Observatoire Midi-Pyrénées ir Kalifornijos technologijos institutas), kuris yra pagrindinis autorius, pranešantis apie atradimą būsimame „Astrophysical Journal“ straipsnyje.

Analysis of a sequence of Hubble images indicate the object lies between a redshift of 6.6 and 7.1, making it the most distant source currently known. However, long exposures in the optical and infrared taken with spectrographs on the 10-meter Keck telescopes suggests that the object has a redshift towards the upper end of this range, around redshift 7.

Redshift is a measure of how much the wavelengths of light are shifted to longer wavelengths. The greater the shift in wavelength toward the redder regions of the spectrum, the more distant the object is.

"The galaxy we have discovered is extremely faint, and verifying its distance has been an extraordinarily challenging adventure," said Dr. Kneib. "Without the 25 x magnification afforded by the foreground cluster, this early object could simply not have been identified or studied in any detail at all with the present telescopes available. Even with aid of the cosmic lens, the discovery has only been possible by pushing our current observatories to the limits of their capabilities!"

Using the combination of the high resolution of Hubble and the large magnification of the cosmic lens, the astronomers estimate that this object, although very small - only 2,000 light-years across - is forming stars extremely actively. However, two intriguing properties of the new source are the apparent lack of the typically bright hydrogen emission line and its intense ultraviolet light which is much stronger than that seen in star-forming galaxies closer by.

"The properties of this distant source are very exciting because, if verified by further study, they could represent the hallmark of a truly young stellar system that ended the Dark Ages" added Dr. Richard Ellis, Steele Professor of Astronomy at Caltech, and a co-author in the article.

The team is encouraged by the success of their technique and plans to continue the search for more examples by looking through other cosmic lenses in the sky. Hubble's exceptional resolution makes it ideally suited for such searches.

"Estimating the abundance and characteristic properties of sources at early times is particularly important in understanding how the Universe reionized itself, thus ending the Dark Ages," said Mike Santos, a former Caltech graduate student, now a postdoctoral researcher at the Institute of Astronomy, Cambridge, UK. "The cosmic lens has given us a first glimpse into this important epoch. We are now eager to learn more by finding further examples, although it will no doubt be challenging."

"We are looking at the first evidence of our ancestors on the evolutionary tree of the entire Universe," said Dr. Frederic Chaffee, director of the W. M. Keck Observatory, home to the twin 10-meter Keck telescopes that confirmed the discovery. "Telescopes are virtual time machines, allowing our astronomers to look back to the early history of the cosmos, and these marvellous observations are of the earliest time yet."

Pastabos

The team reporting on the discovery consists of Drs. Jean-Paul Kneib (Observatoire Midi-Pyrénées, France/Caltech, USA), Richard S. Ellis (Caltech, USA), Michael R. Santos (Caltech/Institute of Astronomy, UK) and Johan Richard (Observatoire Midi-Pyrénées, France/Caltech, USA).

Animations of the discovery and general Hubble Space Telescope background footage are available from http://www.spacetelescope.org/videos/?search=heic0404

Image credit: European Space Agency, NASA, J.-P. Kneib (Observatoire Midi-Pyrénées) and R. Ellis (Caltech)


Žiūrėti video įrašą: Anapus Žemės. Kosmoso apgyvendinimas (Vasaris 2023).