يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن معظم المجرات البعيدة

يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن معظم المجرات البعيدة

ركز المسح المتقدم العميق خارج المجرة JWST (JADES) على المنطقة داخل وحول مجال فائق العمق لتلسكوب هابل الفضائي. باستخدام أداة Webb’s NIRCam ، لاحظ العلماء المجال في تسعة نطاقات مختلفة للأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء. من هذه الصور (المعروضة على اليسار) ، بحث الفريق عن المجرات الخافتة التي يمكن رؤيتها في الأشعة تحت الحمراء ولكن أطيافها تنقطع فجأة عند طول موجي حرج يُعرف باسم كسر لايمان. ثم قدمت أداة Webb NIRSpec قياسًا دقيقًا للانزياح الأحمر لكل مجرة ​​(كما هو موضح على اليمين). أربع من المجرات التي تمت دراستها خاصة بشكل خاص ، حيث تم الكشف عن أنها في حقبة مبكرة غير مسبوقة. يعود تاريخ هذه المجرات إلى أقل من 400 مليون سنة بعد الانفجار العظيم ، عندما كان الكون 2٪ فقط من عمره الحالي. في صورة الخلفية ، يمثل اللون الأزرق الضوء عند 1.15 ميكرون (115 واط) ، والأخضر 2.0 ميكرون (200 واط) ، والأحمر 4.44 ميكرون (444 واط). في الصور المقطوعة ، اللون الأزرق هو مزيج من 0.9 و 1.15 ميكرون (090 واط + 115 واط) ، والأخضر 1.5 ميكرون (150 واط + 200 واط) ، والأحمر 2.0 ، 2.77 ، و 4.44 ميكرون (200 واط + 277 واط + 444 واط). الائتمان: NASA و ESA و CSA و STScI و M. Zamani (ESA / Webb) و L. Hustak (STScI). العلوم: B. Robertson (UCSC) ، S. Tacchella (Cambridge) ، E. Curtis-Lake (Hertfordshire) ، S. Carniani (Scuola Normale Superiore) ، و JADES Collaboration

أبلغ علماء الفلك عن أبعد المجرات المعروفة ، والتي تم اكتشافها وتأكيدها بواسطة JWST.

اكتشف فريق دولي من علماء الفلك أقدم وأبعد المجرات التي تم تأكيدها حتى الآن باستخدام بيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). التقط التلسكوب الضوء المنبعث من هذه المجرات منذ أكثر من 13.4 مليار سنة ، مما يعني أن المجرات تعود إلى أقل من 400 مليون سنة بعد الانفجار العظيم ، عندما كان الكون 2٪ فقط من عمره الحالي.

أسفرت الملاحظات الأولية من JWST عن العديد من المجرات المرشحة على مسافات بعيدة ، كما فعلت الملاحظات السابقة باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. الآن ، تم تأكيد أربعة من هذه الأهداف من خلال الحصول على أرصاد طيفية طويلة ، والتي لا توفر فقط قياسات آمنة لمسافاتها ، ولكنها تسمح أيضًا لعلماء الفلك بتوصيف الخصائص الفيزيائية للمجرات.

قال برانت روبرتسون ، أستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز: “لقد اكتشفنا المجرات في أوقات مبكرة بشكل خيالي في الكون البعيد”. “مع JWST ، ولأول مرة ، يمكننا الآن العثور على مثل هذه المجرات البعيدة ثم التأكد من التحليل الطيفي أنها بعيدة حقًا.”

يقيس علماء الفلك المسافة إلى المجرة عن طريق تحديد انزياحها الأحمر. بسبب توسع الكون ، يبدو أن الأجسام البعيدة تنحسر عنا ويمتد ضوءها إلى أطوال موجية أطول وأكثر احمرارًا بواسطة تأثير دوبلر. يمكن أن توفر تقنيات القياس الضوئي القائمة على الصور الملتقطة من خلال مرشحات مختلفة تقديرات الانزياح الأحمر ، لكن القياسات النهائية تتطلب التحليل الطيفي ، الذي يفصل الضوء من كائن إلى أطوال موجية مكونة.

ما هو الانزياح الأحمر الكوني

(انقر على الصورة لرؤية الرسم البياني الكامل.) يتوسع الكون ، وهذا التوسع يمد الضوء الذي ينتقل عبر الفضاء في ظاهرة تعرف باسم الانزياح الأحمر الكوني. كلما زاد الانزياح نحو الأحمر ، زادت المسافة التي قطعها الضوء. ونتيجة لذلك ، فإن التلسكوبات المزودة بكواشف الأشعة تحت الحمراء ضرورية لرؤية الضوء من المجرات الأولى والأبعد. الائتمان: NASA و ESA و L. Hustak (STSci)

تركز النتائج الجديدة على أربع مجرات ذات انزياح أحمر أعلى من 10. أكدت مجرتان رصدهما هابل في البداية انزياحًا أحمر بمقدار 10.38 و 11.58. المجرتان الأكثر بعدًا ، وكلاهما تم اكتشافهما في صور JWST ، لهما انزياح أحمر يبلغ 13.20 و 12.63 ، مما يجعلهما أكثر المجرات بعدًا التي أكدها التحليل الطيفي حتى الآن. يقابل الانزياح الأحمر البالغ 13.2 حوالي 13.5 مليار سنة.

قال روبرتسون: “هذه أبعد بكثير مما كنا نتخيل اكتشافه قبل JWST”. “عند الانزياح الأحمر 13 ، يبلغ عمر الكون 325 مليون سنة فقط.”

روبرتسون وإيما كورتيس ليك من جامعة هيرتفوردشاير (المملكة المتحدة) هما المؤلفان الرئيسيان لورقتين بحثيتين عن النتائج التي لم تخضع بعد لعملية مراجعة الأقران (انظر الروابط أدناه).

نتجت الملاحظات عن تعاون العلماء الذين قادوا تطوير اثنين من الأدوات الموجودة على متن الطائرة Webb ، الكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIRCam) وجهاز الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec). كان البحث عن المجرات الأضعف والأقدم هو الدافع الرئيسي في مفاهيم هذه الأدوات. في عام 2015 ، انضمت فرق الأدوات معًا لاقتراح JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) ، وهو برنامج طموح تم تخصيصه لما يزيد قليلاً عن شهر واحد من وقت التلسكوب وهو مصمم لتوفير رؤية للكون المبكر غير مسبوق في العمق. والتفاصيل. JADES هو تعاون دولي لأكثر من ثمانين عالم فلك من عشر دول.

قالت Marcia Rieke ، الباحث الرئيسي في NIRCam في جامعة أريزونا: “هذه النتائج هي تتويج للسبب الذي جعل فريق NIRCam و NIRSpec يتحدان معًا لتنفيذ برنامج المراقبة هذا”.

بدأ برنامج JADES مع NIRCam ، حيث استخدم أكثر من 10 أيام من وقت المهمة لمراقبة رقعة صغيرة من السماء داخل وحول مجال هابل شديد العمق. يدرس علماء الفلك هذه المنطقة منذ أكثر من 20 عامًا باستخدام جميع التلسكوبات الكبيرة تقريبًا. لاحظ فريق JADES الحقل في تسعة نطاقات مختلفة من الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء ، والتقطوا صورًا رائعة تكشف ما يقرب من 100000 مجرة ​​بعيدة ، كل بلايين من السنين الضوئية.

استخدم الفريق بعد ذلك مطياف NIRSpec لفترة مراقبة واحدة مدتها ثلاثة أيام لجمع الضوء من 250 مجرة ​​خافتة. أسفر هذا عن قياسات انزياح حمراء دقيقة وكشف عن خصائص الغاز والنجوم في هذه المجرات.

قال روبرتسون: “من خلال هذه القياسات ، يمكننا معرفة السطوع الجوهري للمجرات ومعرفة عدد النجوم التي لديها”. “الآن يمكننا أن نبدأ حقًا في تحديد كيفية تجميع المجرات معًا بمرور الوقت.”

أضاف المؤلف المشارك ساندرو تاكيلا من جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة ، “من الصعب فهم المجرات دون فهم الفترات الأولية لتطورها. كما هو الحال مع البشر ، يعتمد الكثير مما يحدث لاحقًا على تأثير هذه الأجيال المبكرة من النجوم. الكثير من الأسئلة حول المجرات تنتظر الفرصة التحويلية لـ Webb ، ويسعدنا أن نتمكن من لعب دور في الكشف عن هذه القصة “.

وفقًا لروبرتسون ، فإن تكوين النجوم في هذه المجرات المبكرة كان سيبدأ قبل 100 مليون سنة تقريبًا من العمر الذي لوحظت فيه ، مما دفع بتكوين النجوم الأولى إلى حوالي 225 مليون سنة بعد[{” attribute=””>Big Bang.

“We are seeing evidence of star formation about as early as we could expect based on our models of galaxy formation,” he said.

Other teams have identified candidate galaxies at even higher redshifts based on photometric analyses of JWST images, but these have yet to be confirmed by spectroscopy. JADES will continue in 2023 with a detailed study of another field, this one centered on the iconic Hubble Deep Field, and then a return to the Ultra Deep Field for another round of deep imaging and spectroscopy. Many more candidates in the field await spectroscopic investigation, with hundreds of hours of additional time already approved.

For more on this research, see NASA’s Webb Space Telescope Discovers Earliest Galaxies in the Universe.

References:

“Discovery and properties of the earliest galaxies with confirmed distances” by B. E. Robertson, S. Tacchella, B. D. Johnson, K. Hainline, L. Whitler, D. J. Eisenstein, R. Endsley, M. Rieke, D. P. Stark, S. Alberts, A. Dressler, E. Egami, R. Hausen, G. Rieke, I. Shivaei, C. C. Williams, C. N. A. Willmer, S. Arribas g, N. Bonaventura, A. Bunker, A. J. Cameron, S. Carniani, S. Charlot, J. Chevallard, M. Curti, E. Curtis-Lake, F. D’Eugenio, P. Jakobsen, T. J. Looser, N. Lützgendorf, R. Maiolino, M. V. Maseda, T. Rawle, H.-W. Rix, R. Smit, H. Übler, C. Willott, J. Witstok, S. Baum, R. Bhatawdekar, K. Boyett, Z. Chen, A. de Graaff, M. Florian, J. M. Helton, R. E. Hviding, Z. Ji, N. Kumari, J. Lyu, E. Nelson, L. Sandles, A. Saxena, K. A. Suess, F. Sun, M. Topping and I. E. B. Wallace, 17 November 2022, Astrophysics > Astrophysics of Galaxies.
arXiv:2212.04480

“Spectroscopic confirmation of four metal-poor galaxies at z=10.3-13.2” by Emma Curtis-Lake, Stefano Carniani, Alex Cameron, Stephane Charlot, Peter Jakobsen, Roberto Maiolino, Andrew Bunker, Joris Witstok, Renske Smit, Jacopo Chevallard, Chris Willott, Pierre Ferruit, Santiago Arribas, Nina Bonaventura, Mirko Curti, Francesco D’Eugenio, Marijn Franx, Giovanna Giardino, Tobias J. Looser, Nora Lützgendorf, Michael V. Maseda, Tim Rawle, Hans-Walter Rix, Bruno Rodriguez del Pino, Hannah Übler, Marco Sirianni, Alan Dressler, Eiichi Egami, Daniel J. Eisenstein, Ryan Endsley, Kevin Hainline, Ryan Hausen, Benjamin D. Johnson, Marcia Rieke, Brant Robertson, Irene Shivaei, Daniel P. Stark, Sandro Tacchella, Christina C. Williams, Christopher N. A. Willmer, Rachana Bhatawdekar, Rebecca Bowler, Kristan Boyett, Zuyi Chen, Anna de Graaff, Jakob M. Helton, Raphael E. Hviding, Gareth C. Jones, Nimisha Kumari, Jianwei Lyu, Erica Nelson, Michele Perna, Lester Sandles, Aayush Saxena, Katherine A. Suess, Fengwu Sun, Michael W. Topping, Imaan E. B. Wallace and Lily Whitler, 8 December 2022, Astrophysics > Astrophysics of Galaxies.
arXiv:2212.04568

READ  يرسل رواد الفضاء رسالة أمل بمناسبة عيد الميلاد إلى الأرض من على متن محطة الفضاء الدولية
Written By
More from Fajar Fahima
سبيس إكس سائح تقول إنها كانت مريضة في أول يومين من المهمة
شعرت بتحسن كبير في الثالث. مرض الفضاء كطيار لأول طاقم سياحي يدور...
Read More
Leave a comment

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *