Záhada nášho priehľadného vesmíru je vyriešená!

,[Quasar-J0100+2802-JWST], Sekera. V strede tohto obrázku – ružový, šesťcípy svetelný bod – sa nachádza kvazar J0100+2802, ktorý sme videli, keď mal vesmír iba 900 miliónov rokov. Poďakovanie: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorriet Mathieu (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruairi MacKenzie ( ETH Zurich), Alyssa Pagan (STScI), Ruairi MacKenzie (ETH Zurich)*

Kedysi dávno, keď bol vesmír mladý, bolo veľmi ťažké ho pozorovať. Počas prvej miliardy rokov po Veľkom tresku bol priestor medzi hviezdami a galaxiami vyplnený oblakmi studeného vodíkového plynu, ktorý absorboval všetko svetlo. Výsledkom bolo, že ak by v tom čase existoval nejaký inteligentný život, vo vesmíre by nevideli nič iné ako tmu – žiadne iné hviezdy alebo galaxie.

Potom prišiel čas, ktorý astronómovia nazývajú epochou reionizácie, keď sa všetok plynný vodík zmenil z nepriehľadného na priehľadný, keď sa zahrieval a ionizoval. Astronómovia vedeli, že k tomuto procesu došlo (ak by sa tak nestalo, ani by sme vesmír nevideli). Doteraz však nemal žiadny pevný dôkaz o tom, ako sa to stalo.

Čítaj viac: JWST možno v ranom vesmíre zbadal „nemožne masívne“ galaxie

Teraz tím výskumníkov – galaxie s emisnou líniou a medzigalaktický plyn v ére reionizácie alebo EIGER – vedený Simonom Lillym z ETH Zurich vo Švajčiarsku použil na vyriešenie tejto záhady vesmírny teleskop Jamesa Webba.

Tím zameral Webb na malú oblasť priestoru medzi súhvezdiami Rýb a Andromeda a namieril ďalekohľad priamo na staroveký jasný objekt nazývaný kvazar J0100+2802. Kvazar je aktívna supermasívna čierna diera v strede galaxie, ktorá pri spotrebe hmoty vyžaruje obrovské množstvo energie a kvazary sú niektoré z najžiarivejších objektov vo vesmíre.

príbeh pokračuje

Dojem tohto umelca ukazuje, ako by mohol vyzerať vzdialený kvazar zblízka. Kredity: ESO/M. kornmesser

Tím EIGER však nebol jediný, kto sa o kvazary zaujímal. Použili tiež Webb na pozorovanie toho, ako sa svetlo z kvazaru správa pri prechode plynmi na ceste z J0100+2802 do prístrojov ďalekohľadu.

„Keď k nám svetlo kvasaru prichádzalo cez rôzne časti plynu, bolo buď absorbované plynom, ktorý bol nepriehľadný, alebo voľne prechádzalo cez priehľadný plyn.“ Povedala NASA,

Kombináciou údajov z Webb s podobnými pozorovaniami zozbieranými observatóriom WM Keck na Havaji, ako aj veľmi veľkým teleskopom ESO a teleskopom Magellan na observatóriu Las Campanas, tím EIGER porovnal správanie svetla s polohami skorých galaxií. Zorník J0100+2802.

Týchto šesť galaxií bolo nasnímaných vesmírnym teleskopom Jamesa Webba agentúry NASA a zdá sa, že pochádzajú z obdobia, keď mal vesmír iba 900 miliónov rokov. Poďakovanie: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorriet Mathy (ETH Zurich), Christina Eiler (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruairi MacKenzie ( ETH Zürich); Spracovanie obrazu: Alyssa Pagan (STScI), Ruairi Mackay

,[These early galaxies] sú chaotickejšie ako tie v blízkom vesmíre,“ povedal Jorriet Matthey z ETH Zurich, hlavný autor knihy Jeden Na základe týchto pozorovaní uviedli tri články tímu tlačová správa, „Web ukazuje, že aktívne tvorili hviezdy a mohli vypúšťať veľa supernov. Mali dosť dobrodružnú mladosť!“

Výsledky ukázali, že galaxie boli obklopené obalom horúceho, ionizovaného, ​​priehľadného plynu s polomerom až 2 milióny svetelných rokov. Pre predstavu o mierke je galaxia Andromeda, najbližší veľký sused našej galaxie, vzdialená asi 2,5 milióna svetelných rokov.

„Nielenže Webb jasne ukazuje, že tieto priehľadné oblasti sa nachádzajú okolo galaxií, ale tiež sme zmerali, aké sú veľké,“ povedal Daichi Kashino z Nagoyskej univerzity, hlavný autor. ešte jeden Referáty napísané tímom, vysvetlené v tlačová správa, „S Webbovými údajmi vidíme, že galaxie znovu ionizujú plyn okolo nich.“

Ako je zhrnuté v infografike nižšie, boli to najskoršie galaxie vo vesmíre, ktoré boli zodpovedné za vznik éry reionizácie.

Štyri etapy éry reionizácie. Poďakovanie: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)

Keď prechádzali záchvatmi tvorby hviezd a hviezdnej smrti prostredníctvom supernov, žiarenie z týchto galaxií zahrievalo a ionizovalo plynný vodík, čím ho zmenilo z nepriehľadného na priehľadný. Tieto bubliny priehľadného, ​​ionizovaného plynu sa potom roztiahli a spojili, čo umožnilo svetlu cestovať ďaleko cez vesmír.

Nenechajte si ujsť: Jupiter predbieha Saturn s 92 potvrdenými mesiacmi

ďalšie záhady na vyriešenie

Aj keď odpovedali na otázku, čo bolo v konečnom dôsledku zodpovedné za priehľadný vesmír, ktorý dnes vidíme, tím výskumníkov pridal aj ďalšiu rastúcu záhadu o ranom vesmíre.

Vzhľadom na to, čo vieme o tvorbe hviezd a o tom, ako sa hviezdy zhromažďujú do galaxií, si astronómovia mysleli, že majú celkom dobrú predstavu o tom, koľko galaxií by našli v ranom vesmíre. však, Odhalenie webového čísla Ďaleko prekonalo tieto očakávania.

„Očakávali sme, že identifikujeme niekoľko desiatok galaxií, ktoré existovali počas epochy reionizácie – ale dokázali sme ľahko vybrať 117,“ vysvetlil Kashino.

Údaje zhromaždené Webbom navyše umožnili tímu zmerať hmotnosť supermasívnej čiernej diery poháňajúcej kvazar J0100+2802. Zistili, že na váhe má hmotnosť približne 10 miliárd násobku hmotnosti nášho Slnka. Je to najväčšia známa supermasívna čierna diera v ranom vesmíre.

„Stále nevieme vysvetliť, ako sa kvazary mohli vyvinúť tak skoro v histórii vesmíru,“ povedala Anna-Christina Eiler z MIT, vedúca autorka štúdie tímu. tretí papierPovedal NASA.

„Je to ďalšia hádanka na vyriešenie!“

Pozrite si nižšie: Jedna z najjasnejších hviezd na oblohe skrýva tajomstvo