NASA
Data z Webbova vesmírného dalekohledu se astronomům dostala do rukou teprve v posledních několika týdnech, ale čekali na to roky a očividně měli analýzy před sebou. Výsledkem bylo něco jako závod zpět v čase, protože nové objevy nacházejí objekty, které se zformovaly stále blíže k velkému třesku, který vytvořil náš vesmír. Minulý týden jedno z těchto hledání objevilo galaxii, která byla přítomna méně než 400 milionů let po velkém třesku. Tento týden nová analýza vybrala galaxii, jak se objevila pouhých 233 milionů let poté, co vesmír vznikl.
Objev je šťastným vedlejším produktem práce, která byla navržena tak, aby odpověděla na obecnější otázku: Kolik galaxií bychom měli očekávat, že uvidíme v různých časových bodech po Velkém třesku?
Zpět v čase
Jak jsme zmínili minulý týden, raný vesmír byl neprůhledný pro světlo všech vlnových délek, které nesou více energie, než je potřeba k ionizaci vodíku. Tato energie je v UV části spektra, ale červený posun způsobený 13 miliardami let rozpínajícího se vesmíru posunul tento hraniční bod do infračervené části spektra. Abychom našli galaxie z této doby, musíme hledat objekty, které nejsou viditelné na kratších infračervených vlnových délkách (což znamená, že světlo bylo kdysi nad hranicí vodíku), ale objevují se na vlnových délkách s nižší energií.
Čím hlouběji v infračerveném pásmu je hranice mezi neviditelným a viditelným, tím silnější je červený posuv a tím vzdálenější objekt je. Čím vzdálenější je objekt, tím blíže je v čase k velkému třesku.
Studie těchto galaxií nám mohou říci něco o jejich individuálních vlastnostech. Ale identifikace velké sbírky raných galaxií nám může pomoci určit, jak rychle se formovaly, a identifikovat jakékoli změny v dynamice galaxií, ke kterým došlo v určitém čase v minulosti vesmíru. Tato změna v průběhu času ve frekvenci viditelných objektů se nazývá „funkce svítivosti“ a byla provedena určitá práce na charakterizaci funkce svítivosti raných galaxií. Infračervené vlnové délky nejstarších galaxií jsou však pohlcovány zemskou atmosférou, a proto musí být zobrazeny z vesmíru. A to byl jeden z konstrukčních cílů Webbova teleskopu.
Nová práce byla zaměřena na zkoumání světelné funkce galaxií, které vznikly krátce (astronomicky řečeno) po velkém třesku. Ale při generování katalogu raných galaxií vědci objevili něco, co se zdá být nejstarší galaxií, která byla kdy zobrazena.
Definování funkce
Výzkumníci použili dva zdroje dat k rekonstrukci vzhledu galaxií v různých časových bodech. Jeden byl vytvořen analýzou práce provedené pomocí pozemního infračerveného dalekohledu (dalekohled VISTA ESA) a vesmírného dalekohledu Spitzer, které oba zobrazovaly galaxie, které byly relativně starší, když produkovaly světlo, které nyní dopadá na Zemi – asi 600 milionů let, resp. více po velkém třesku. Další zahrnovala data generovaná Webb, včetně těch datových souborů analyzovaných v dokumentu, o kterém jsme referovali, a oblasti zobrazené v prvním zveřejnění veřejné fotografie. Ve všech případech výzkumníci hledali stejnou věc: objekty, které byly přítomny na delších infračervených vlnových délkách, ale chyběly na kratších.
Celkově tým identifikoval 55 vzdálených galaxií, z nichž 44 nebylo nikdy předtím zaznamenáno. Třicet devět z nich pochází z Webbových dat a toto číslo zahrnuje dvě starověké galaxie, které byly identifikovány minulý týden. Čísla nejsou zvláště přesná u vyšších rudých posuvů, kde jsou založena pouze na jedné nebo dvou galaxiích. Celkově však tento trend naznačuje postupný pokles viditelných objektů v rozmezí několika set milionů let od Velkého třesku, bez ostrých změn nebo přerušení.
Zarážející však je, že existují data pro galaxii s extrémně velkým rudým posuvem (z = 16,7, pro ty, kteří těmto věcem rozumí). To ji řadí na méně než 250 milionů let po velkém třesku. Tato vzdálenost je částečně založena na skutečnosti, že první vlnový filtr, ve kterém se objekt objevuje, ukazuje, že je tam velmi slabý, což naznačuje, že je slabý na vlnových délkách, které filtr propouští. To naznačuje, že světelný limit generovaný vodíkem je blízko okraje dosahu filtru.
Stejně jako vzdálené galaxie popsané minulý týden se také zdá, že má ekvivalent miliardy Sluncí materiálu ve formě hvězd. Vědci odhadují, že mohla začít formovat hvězdy již 120 milionů let po Velkém třesku a určitě se tak stalo před 220 miliony let.
Výzkumníci jsou si docela jisti, že tato nová galaxie představuje skutečné zjištění: „Po rozsáhlém pátrání jsme v současné době nejsme schopni najít žádné věrohodné vysvětlení tohoto objektu, kromě galaxie s novým záznamem rudého posuvu.“ A přidáním druhého nezávislého potvrzení dřívějších nálezů galaxií to značně zvyšuje důvěru, kterou v tyto objevy máme. To vše nasvědčuje tomu, že nový dalekohled funguje tak, jak bylo slíbeno, alespoň pokud jde o rané galaxie.
Velkou otázkou nyní je, co se objeví, když bude namířeno na oblasti s vysokou čočkou, které by mohly být schopny zvětšit objekty do bodu, kdy můžeme zobrazit struktury v těchto raných galaxiích. Je možné, že jsme tak již učinili, ale budeme muset počkat, až se popisy objeví na arXivu.
arXiv. Číslo abstraktu: 2207.12356 (O arXiv).