Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосАстрономы используют телескоп Уэбба, чтобы определить самые ранние нити космической паутины

Астрономы используют телескоп Уэбба, чтобы определить самые ранние нити космической паутины

- Advertisement -

Астрономы Аризонского университета с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба идентифицировали галактическую нить длиной 3 миллиона световых лет из ранней Вселенной. В исследовании также изучались восемь квазаров и их влияние на звездообразование, что дало представление о сборке и росте сверхмассивных черных дыр. (Концепция космического веб-художника.)

Цепочка выстроенных в линию галактик в ранней Вселенной раскрывает подсказки — и вопросы — о фундаментальной архитектуре Вселенной.

С помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба НАСА группа ученых во главе с астрономами Университета Аризоны обнаружила нитевидное расположение 10 галактик, существовавшее всего через 830 миллионов лет после Большого взрыва.

Словно жемчужины на невидимой нити выстроились в ряд три миллиона долларов.световой годДлинная структура закреплена на светящемся квазаре — галактике с активной сверхмассивной черной дырой в ее ядре. Команда считает, что нить в конечном итоге превратится в массивное скопление галактик, очень похожее на известное скопление комы в «близкой» вселенной. Результаты опубликованы в двух статьях в Письма из астрофизического журнала.

«Это одна из самых ранних нитевидных структур, которые люди когда-либо находили связанными с далеким квазаром», — сказал Фейдж Ван, доцент-исследователь Аризонской обсерватории Стюарда и ведущий автор первой статьи. Ван добавил, что это первый случай, когда структура такого рода наблюдалась в столь раннее время во Вселенной и в 3D-деталях.

Космическая нить ASPIRE (изображение Webb NIRCam)

На этом глубоком поле галактик, полученном камерой Уэбба NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона), показано расположение 10 далеких галактик, отмеченных восемью белыми кругами на диагональной нитевидной линии. (Два круга содержат более одной галактики.) Эта нить длиной 3 миллиона световых лет закреплена на очень далеком и ярком квазаре — галактике с активной сверхмассивной черной дырой в ее ядре. Квазар, названный J0305-3150, появляется в середине группы из трех кругов в правой части изображения. Его яркость затмевает галактику-хозяина. 10 отмеченных галактик существовали всего через 830 миллионов лет после Большого взрыва. Команда считает, что нить в конечном итоге превратится в массивное скопление галактик. Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, Фейдж Ван (Университет Аризоны), обработка изображений: Джозеф Де Паскуале (STScI)

Галактики не разбросаны случайным образом по Вселенной. Они собираются вместе не только в скопления и глыбы, но и образуют обширные взаимосвязанные нитевидные структуры, разделенные между собой гигантскими бесплодными пустотами. Эта «космическая паутина» вначале была тонкой, но со временем стала более отчетливой, поскольку гравитация стягивала материю.

Погруженные в обширные «океаны» темной материи, галактики формируются там, где темная и обычная материя скапливается в локализованных участках, более плотных, чем их окружение. Подобно гребням океанских волн, галактики движутся по непрерывным нитям темной материи, известной как нити, объяснил Сяохуэй Фан, профессор астрономии в Стюарде и соавтор обеих публикаций. Недавно обнаруженная нить знаменует собой первый случай наблюдения такой структуры в то время, когда возраст космоса составлял всего 6% от его нынешнего возраста.

«Я был удивлен тем, насколько длинной и узкой является эта нить», — сказал Фан. «Я ожидал найти что-то, но не ожидал такой длинной, отчетливо тонкой структуры».

Это открытие было сделано в рамках СТРЕМИТЕСЬ проект, крупное международное сотрудничество, возглавляемое исследователями из Университета Аризоны, главным исследователем которого является Ван. Основная цель ASPIRE, которая расшифровывается как Спектроскопическое исследование смещенных гало в эпоху реионизации, состоит в том, чтобы изучить космическое окружение самых ранних черных дыр. Программа будет наблюдать за 25 квазарами, которые существовали в течение первого миллиарда лет после Большой взрыввремя, известное как эпоха реионизации.

Инфографический урожай космической реионизации

(Щелкните изображение, чтобы увидеть полную инфографику.) Более 13 миллиардов лет назад, в эпоху реионизации, Вселенная была совсем другим местом. Газ между галактиками был в значительной степени непрозрачен для яркого света, что затрудняло наблюдение за молодыми галактиками. Что позволило Вселенной стать полностью ионизированной или прозрачной, что в конечном итоге привело к «чистым» условиям, обнаруженным сегодня в большей части Вселенной? Космический телескоп Джеймса Уэбба заглянет вглубь космоса, чтобы собрать больше информации об объектах, существовавших в эпоху реионизации, чтобы помочь нам понять этот важный переход в истории Вселенной. Авторы и права: НАСА, ЕКА и Дж. Канг (STScI)

«Последние два десятилетия космологических исследований дали нам четкое понимание того, как формируется и развивается космическая сеть», — сказал член команды Джозеф Хеннави из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «ASPIRE стремится понять, как встроить появление самых ранних массивных черных дыр в нашу текущую историю формирования космической структуры».

Ветер перемен

Другая часть исследования исследует свойства восьми квазаров в молодой Вселенной. Команда подтвердила, что их центральные черные дыры, которые существовали менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, имеют массу от 600 миллионов до 2 миллиардов масс Солнца. Астрономы продолжают искать доказательства, объясняющие, как эти черные дыры могут так быстро расти.

По словам Вана, чтобы сформировать эти сверхмассивные черные дыры за такое короткое время, необходимо выполнить два условия.

«Во-первых, вам нужно начать выращивать из массивного «семени» черная дыра,» он объяснил. «Во-вторых, даже если это семя начинается с массы, эквивалентной тысяче солнц, оно должно аккрецировать в миллион раз больше материи с максимально возможной скоростью за относительно короткое время, потому что наши наблюдения застали его в то время, когда оно было еще очень молодым».

Квазары аккрецируют сверхмассивные черные дыры

Квазары, показанные здесь на иллюстрации художника, — одни из самых ярких объектов во Вселенной. Энергия, выделяемая сверхмассивной черной дырой квазара, когда она поглощает массу из своего окружения, считается основным фактором, ограничивающим рост массивных галактик. 1 кредит

«Эти беспрецедентные наблюдения дают важные сведения о том, как собираются черные дыры. Мы узнали, что эти черные дыры расположены в массивных молодых галактиках, которые обеспечивают резервуар топлива для их роста», — сказал Цзиньи Янг, доцент-исследователь Steward, который возглавляет исследование черных дыр в ASPIRE и является первым автором второй публикации.

Космический телескоп Джеймса Уэбба также предоставили лучшее доказательство того, как ранние сверхмассивные черные дыры потенциально регулируют образование звезд в своих галактиках. В то время как сверхмассивные черные дыры аккрецируют материю, они также могут вызывать огромные выбросы материи. Эти «ветры» могут простираться далеко за пределы самой черной дыры, в галактическом масштабе, и могут оказывать существенное влияние на формирование звезд. Звезды образуются, когда газ и пыль схлопываются во все более и более плотные облака, а для этого газ должен быть очень холодным. Ян объяснил, что сильные ветры от черных дыр, излучающих большое количество энергии, могут нанести ущерб этому процессу и тем самым подавить образование звезд в родительской галактике.

«Такие ветры наблюдались в близлежащей вселенной, но никогда не наблюдались напрямую во Вселенной на такой ранней стадии, в Эпоху реионизации», — сказал Ян. «Масштаб ветра связан со структурой квазара. В наблюдениях Уэбба мы видим, что такие ветры распространяются по всей галактике, влияя на ее эволюцию».

Чтобы узнать больше об этом исследовании, см. «Телескоп Уэбба НАСА освещает самые ранние нити космической паутины».

Использованная литература:

«Спектроскопический обзор смещенных ореолов в эпоху реионизации (ASPIRE): JWST выявляет нитевидную структуру вокруг квазара с az = 6,61», Фейдж Ван, Цзиньи Ян, Джозеф Ф. Хеннави, Сяохуи Фан, Фэнву Сунь, Жаклин Б. Шампань, Тьяго Коста, Мелани Хабузит, Райан Эндсли, Зихао Ли, Сяоцзин Линь, Ромен А. Мейер, Ян-Торге Шиндлер, Юнцзин Ву, Эдуардо Баньядос, Аарон Дж. Барт, Аклант К. Бхоумик, Ребекка Биери, Лаура Блеча, Сара Босман, Чжэн Цай, Луис Колина, Томас Коннор, Фредерик Б. Дэвис, Роберто Декарли, Жизелла Де Роса, Алисса Б. Дрейк, Эйити Эгами, Анна- Кристина Эйлерс, Аналис Э. Эванс, Эмануэле Паоло Фарина, Золтан Хайман, Линьхуа Цзян, Сянюй Джин, Хёнсунг Д. Джун, Коки Какичи, Яна Хусанова, Гириш Кулкарни, Мингю Ли, Вэйчжэ Лю, Федерика Лойаконо, Алессандро Лупи, Кьяра Маццукелли, Масафуса Оноуэ, Мария А. Пудока, Софи а Рохас-Руис, Юэ Шен, Майкл А. Штраус, Вей Леонг Ти, Бенни Трахтенброт, Максим Требич, Брэм Венеманс, Марта Волонтери, Фабиан Вальтер, Чжан-Лян Се, Минхао Юэ, Хаовэнь Чжан, Хуаниан Чжан и Сивэй Цзоу, 29 июня 2023 г., Письма из астрофизического журнала.
DOI: 10.3847/2041-8213/accd6f

«Спектроскопический обзор смещенных ореолов в эпоху реионизации (ASPIRE): первый взгляд на оптические спектры квазаров с z > 6,5 в системе покоя с использованием JWST», Джиньи Ян, Фейдж Ван, Сяохуи Фан, Джозеф Ф. Хеннави, Аарон Дж. Барт, Эдуардо Банадос, Фэнву Сун, Вейчжэ Лю, Чжэн Цай, Линьхуа Цзян, Цзихао Ли , Масафуса Оноуэ, Ян-Торге Шиндлер, Юэ Шен, Юнцзин Ву, Аклант К. Бхоумик, Ребекка Биери, Лаура Блеча, Сара Босман, Жаклин Б. Шампань, Луис Колина, Томас Коннор, Тиаго Коста, Фредерик Б. Дэвис, Роберто Декарли, Жизелла Де Роса, Алисса Б. Дрейк, Эйити Эгами, Анна- Кристина Эйлерс, Аналис Э. Эванс, Эмануэле Паоло Фарина, Мелани Хабузит, Золтан Хайман, Сяню Джин, Хёнсунг Д. Джун, Коки Какичи, Яна Хусанова, Гириш Кулкарни, Федерика Лойаконо, Алессандро Лупи, Кьяра Маццучелли, Чживей Пан, София Рохас-Руис, Майкл А. Штраус, Вэй Леонг Ти, Бенни Трахтенброт, Максим Требич, Брэм Венеманс, Марианна Вестергаард, Марта Волонтери, Фабиан Вальтер, Чжан-Лян Се, Минхао Юэ, Хаовэнь Чжан, Хуаньан Чжан и Сивэй Цзоу, 29 июня 2023 г., Письма из астрофизического журнала.
DOI: 10.3847/2041-8213/acc9c8

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме