Astronomen ontdekken nu een recordbrekende recordbrekende tientallen verre sterrenstelsels terwijl ze de schat aan gegevens doorzoeken die nu zijn verzameld door de James Webb Space Telescope (JWST, of Webb). Onder hen zijn verschillende sterrenstelsels die iets meer dan 200 miljoen jaar na de oerknal dateren.
voor lancering James Webb Ruimtetelescoophet verste bevestigde sterrenstelsel dat bekend was, was GN-z11die astronomen ongeveer 420 miljoen jaar later zagen de grote explosiewaardoor het wat astronomen noemen een roodverschuiving vanaf 11.6. (Roodverschuiving beschrijft de hoeveelheid strekkend licht afkomstig van een sterrenstelsel zoals jijHet heelal breidt zich uit. Hoe groter de roodverschuiving, hoe verder we de melkweg zien.)
Slechts een week na de release De eerste wetenschappelijke foto’s Van JWST hebben astronomen melding gemaakt van de ontdekking van sterrenstelsels in roodverschuiving 13, gelijk aan ongeveer 300 miljoen jaar na de oerknal. Nu heeft een nieuwe golf van wetenschappelijke resultaten dat record verbroken, waarbij sommige astronomen melden dat ze sterrenstelsels tot een roodverschuiving van 20 hebben ontdekt. Als dit waar is, zien we deze sterrenstelsels zoals ze ongeveer 200 miljoen jaar na de oerknal bestonden.
Galerij: De eerste beelden van de James Webb Space Telescope
Dit is groot als: op dit moment geen van deze roodverschuivingswaarden is bevestigd. Om de afstanden van deze sterrenstelsels te bevestigen, is spectroscopie nodig, die het licht van een object splitst in wat wetenschappers het spectrum noemen. Deze analyse komt later. Het lijkt echter duidelijk dat JWST perfect in staat is om sterrenstelsels uit dit lang verloren tijdperk te detecteren.
Sterrenstelsels werden ontdekt met behulp van verschillende technieken. Astronomen onder leiding van Haojing Yan van de Universiteit van Missouri-Columbia zwaartekracht lens Gemaakt door Galactische Cluster SMACS J0723 om 88 kandidaat-sterrenstelsels te detecteren met een roodverschuiving van 11, waaronder een handvol sterrenstelsels met een geschatte roodverschuiving van 20. Indien gevalideerd, zouden deze sterrenstelsels verreweg de verste afstand zijn die ooit is gedetecteerd. Als gevolg van kosmische expansie zullen deze sterrenstelsels vandaag meer dan 35 miljard lichtjaar van ons verwijderd zijn.
Twee andere kranten meldden de ontdekking van sterrenstelsels met een hoge roodverschuiving in delen van de lucht waar JWST eenvoudig diepe belichtingen onderging, zonder toevlucht te nemen tot zwaartekrachtlens. Deze afbeeldingen maken deel uit van de Early Cosmic Evolution Propagation Science Survey (CEERS), die bestaat uit afbeeldingen van 10 verschillende plekken aan de hemel door JWST’s Near Infrared Camera (NIRCam). JWST nabij infrarood spectrometer NIRSpec voegt zich bij observaties van zes van die plekken, terwijl het Mid-Infrared Instrument (MIRI) van de Space Telescope er vier bestudeert.
Een team van astronomen onder leiding van Ph.D. Student Callum Dunant van de Universiteit van Edinburgh heeft een kandidaat-sterrenstelsel gevonden met een roodverschuiving van 16,7, dat is slechts 250 miljoen jaar na de oerknal. Het team vond ook vijf andere roodverschuivingsstelsels groter dan 12, die allemaal het roodverschuivingsrecord van JWST’s voorganger en nu collega, overtroffen, Hubble Ruimtetelescoop.
Ondertussen ontdekte een ander team onder leiding van Stephen Finkelstein van de Universiteit van Texas in Austin, met dezelfde waarnemingen van CEERS, een sterrenstelsel met een roodverschuiving van 14,3, waarmee het 280 miljoen jaar na de oerknal werd geplaatst, die de onderzoekers de “Maisi Galaxy” noemden. naar de dochter van Finkelstein. Astronomen ontdekten dat dit sterrenstelsel mogelijk ook door de Hubble-ruimtetelescoop is gezien, maar dat het destijds niet werd herkend. Als een nadere blik op gearchiveerde gegevens de melkweg onthult, zou de Maisie Galaxy zeer sterk ultraviolet licht moeten produceren van een krachtige explosie van stervorming voor Hubble om te zien.
In feite vertonen alle verre kandidaat-sterrenstelsels bewijs van sterke ultraviolette emissie, misschien genoeg om het debat te beslechten over waarom waterstofgas in het universum wordt geïoniseerd, en een einde te maken aan de zogenaamde “kosmische donkere middeleeuwenIn de loop der jaren hebben astronomen oorzaken voorgesteld, variërend van straling van de eerste sterren en sterrenstelsels tot uitstroom van straling van de eerste superzware zwarte gaten.
In hun paper berekende het team van Donnan een “ultraviolette helderheidsfunctie van sterrenstelsels” tussen een roodverschuiving van 8 en 15. Deze functie is de gemiddelde hoeveelheid ultraviolet licht die is geassocieerd met sterrenstelsels in een bepaald tijdperk. De waarde hangt nauw samen met stervorming, want hoe meer hete jonge sterren in de melkweg, hoe meer ultraviolet licht ze uitstralen. Dunant’s team concludeerde dat er in deze vroege sterrenstelsels voldoende ultraviolette straling werd geproduceerd door sterren om het universum te ioniseren.
Het grote aantal sterrenstelsels met een hoge roodverschuiving dat wordt ontdekt, kan worden beschouwd als kosmische baby’s. Deze sterrenstelsels zijn slechts 1000 lichtjaar in doorsnede en bevatten tientallen miljoenen sterren. Moderne sterrenstelsels kunnen honderden miljarden sterren herbergen. Astronomen schatten dat kosmische kinderen minder dan 100 miljoen jaar oud zijn, en mogelijk wel 20 miljoen jaar oud.
Wetenschappers hebben nog geen van de eerste sterrenstelsels in het universum geïdentificeerd, die mogelijk op roodverschuiving 25 of verder liggen. De nieuwe ontdekkingen vertegenwoordigen echter generaties sterrenstelsels die op de voet volgden en die wetenschappers in de vroege stadia van evolutie zien.
De hoeveelheid ultraviolet licht (glijdend in de richting van de rode tot langere infrarode golflengten, waardoor ze zichtbaar worden voor JWST), samen met de overvloed aan sterrenstelsels met een hoge roodverschuiving die het zo vroeg in zijn missie ontdekte, suggereert dat sterrenstelsels op de vroegste datum overvloedig waren. JWST-universum. In tegenstelling tot sommige voorspellingen, kan de snelheid van stervorming geleidelijk afnemen als we terugkijken, in plaats van een scherpe afname na roodverschuiving 11.
“Spectrale validatie moet doorgaan [these redshifts]En de [it means that] Minder dan 300 miljoen jaar na de oerknal gloeide ons universum al met sterrenstelsels’, schreef het team van Finkelstein in hun krant.
Nu JWST deze krachtige kandidaat-sterrenstelsels over grote afstanden heeft gedetecteerd, zijn de volgende vragen hoe ver in het verleden de JWST kon zien en of het voldoende zou zijn om de eerste sterrenstelsels te ontdekken, misschien pas 100 miljoen jaar na de oerknal. Zo’n ontdekking zou veel geluk vereisen, omdat het zou vertrouwen op de tangentiële zwaartekrachtlens om oerstelsels te tonen.
Yan papier is te vinden hier; donan papier hier; Het Finkelstein-papier hier.
Volg Keith Cooper op Twitter @21stCenturySETI. Volg ons op Twitter Tweet insluiten en verder Facebook.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”