Webb obserwuje bliźniaka Drogi Mlecznej we wczesnym wszechświecie

Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba odkryli Ceers-2112, najdalszą odizolowaną galaktykę spiralną zaobserwowaną do tej pory. Podważa to wcześniejsze założenia dotyczące ewolucji galaktyk, pokazuje, że galaktyki zorganizowały się wcześniej, niż wcześniej sądzono, i może prowadzić do zmian w teoretycznych modelach powstawania galaktyk.

Zespół badawczy, w skład którego wchodzi astronom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, dokonał odkrycia za pomocą Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, międzynarodowy zespół, w skład którego wchodzi astronom Alexander de la Vega z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside (UCR), odkrył najdalszą galaktykę spiralną z poprzeczką. droga Mleczna co zaobserwowano do tej pory.

Do tej pory uważano, że galaktyk spiralnych z poprzeczką, takich jak Droga Mleczna, nie będzie można obserwować, zanim Wszechświat, którego wiek szacuje się na 13,8 miliarda lat, osiągnie połowę swojego obecnego wieku.

Badania opublikowane w czasopiśmie Natura W tym tygodniu prowadzili je naukowcy z Centrum Astrobiologii w Hiszpanii.

„Ta galaktyka, zwana Ceres-2112, powstała wkrótce po swoim pojawieniu się wielka eksplozjapowiedział współautor de la Vega, pracownik naukowy ze stopniem doktora na Wydziale Fizyki i Astronomii. „Odkrycie ceers-2112 pokazuje, że galaktyki we wczesnym wszechświecie mogą być równie uporządkowane jak Droga Mleczna. Jest to zaskakujące, ponieważ galaktyki były znacznie bardziej chaotyczne we wczesnym wszechświecie i bardzo niewiele z nich miało strukturę podobną do Drogi Mlecznej. ”

Zrozumienie pasów galaktycznych

W centrum Ceers-2112 znajduje się bar. De la Vega wyjaśnił, że poprzeczka galaktyczna to struktura zbudowana z gwiazd znajdujących się w galaktykach. Węgierskie puby są jak bary w naszym codziennym życiu, jak batonik. Powiedział, że w galaktykach innych niż spiralne można znaleźć poprzeczki, ale są one bardzo rzadkie.

„Prawie wszystkie poprzeczki znajdują się w galaktykach spiralnych” – powiedział de la Vega, który dołączył do UCLA w zeszłym roku po uzyskaniu doktoratu z astronomii na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa. „Poprzeczka w CEERS-2112 sugeruje, że galaktyki dojrzały i zorganizowały się znacznie szybciej, niż wcześniej sądzono, co oznacza, że ​​niektóre aspekty naszych teorii dotyczących powstawania i ewolucji galaktyk wymagają rewizji”.

Artystyczna reprezentacja galaktyki spiralnej z poprzeczką Circe-2112, obserwowanej we wczesnym wszechświecie. Ziemia odbija się w wyimaginowanej bańce otaczającej galaktykę, co wskazuje na związek pomiędzy Drogą Mleczną a CEERS-2112. Źródło: Luca Costantin/CAB/CSIC-INTA

Wcześniejsze rozumienie ewolucji galaktyk przez astronomów było takie, że galaktyki potrzebowały kilku miliardów lat, aby zorganizować się na tyle, aby mogły powstać poprzeczki.

„Odkrycie Ceers-2112 pokazuje, że mogło to nastąpić jedynie w niewielkim ułamku tego czasu, około miliarda lat lub mniej” – powiedział de la Vega.

Według niego, uważa się, że poprzeczki galaktyczne powstają w galaktykach spiralnych, w których gwiazdy obracają się w uporządkowany sposób, jak w Drodze Mlecznej.

„W takich galaktykach poprzeczki mogą tworzyć się samoistnie z powodu niestabilności struktury spiralnej lub efektów grawitacyjnych sąsiedniej galaktyki” – powiedział de la Vega. „W przeszłości, gdy Wszechświat był bardzo młody, galaktyki były niestabilne i chaotyczne. Uważano, że poprzeczki nie mogły się tworzyć ani trwać długo w galaktykach wczesnego Wszechświata.

Implikacje odkrycia i jego wkład

Oczekuje się, że odkrycie Ceers-2112 zmieni co najmniej dwa aspekty astronomii.

Alexander de la Vega jest pracownikiem naukowym ze stopniem doktora na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside. Źródło: Alexander de la Vega, UC Riverside

„Po pierwsze, teoretyczne modele powstawania i ewolucji galaktyk będą musiały uwzględniać fakt, że niektóre galaktyki stały się wystarczająco stabilne, aby na bardzo wczesnym etapie historii Wszechświata mogły pojawiać się poprzeczki” – powiedział de la Vega. „Być może konieczne będzie dostosowanie tych modeli do ilości ciemnej materii tworzącej galaktyki we wczesnym Wszechświecie, ponieważ uważa się, że ciemna materia wpływa na tempo tworzenia się słupków. Po drugie, odkrycie CEERS-2112 pokazuje, że struktury takie jak słupki można wykryć kiedy Wszechświat był bardzo młody. Jest to ważne, ponieważ galaktyki w odległej przeszłości były mniejsze niż obecnie, co utrudniało znalezienie słupków.Odkrycie CEERS-2112 toruje drogę do odkrycia większej liczby słupków w młodym wszechświecie.

De la Vega pomógł zespołowi badawczemu oszacować przesunięcie ku czerwieni i właściwości Ceers-2112. Przyczynił się także do interpretacji pomiarów.

„Przesunięcie ku czerwieni to obserwowalna właściwość galaktyki, która wskazuje, jak daleko się znajduje i jak daleko w czasie można ją zobaczyć. Jest ona wynikiem skończonej prędkości światła” – powiedział.

Tym, co najbardziej zaskoczyło de la Vegę w odkryciu Ceers-2112, był stopień, w jakim można było ograniczyć właściwości jego pręta.

„Początkowo myślałem, że wykrywanie i szacowanie właściwości słupków w galaktykach takich jak SEARS-2112 będzie obarczone niepewnością pomiarową” – powiedział. „Ale moc Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i wiedza naszego zespołu badawczego pomogły nam ustalić silne ograniczenia dotyczące rozmiaru i kształtu paska”.

Na Uniwersytecie Kalifornijskim de la Vega nadzoruje popularyzację astronomii. Planuje wieczory z teleskopem na terenie kampusu i poza nim oraz odwiedza lokalne szkoły, aby wygłaszać prezentacje na temat astronomii. Prowadzi także cykl publicznych wykładów astronomicznych pod nazwą „Kosmiczne czwartki”, a także jednorazowe wydarzenia na specjalne okazje, takie jak imprezy z oglądaniem zaćmień.

Artykuł nosi tytuł „Galaktyka spiralna z poprzeczką przypominająca Drogę Mleczną przy przesunięciu ku czerwieni 3”.

Odniesienie: „Galaktyka spiralna z poprzeczką przypominająca Drogę Mleczną przy przesunięciu ku czerwieni 3” autorstwa Luca Costantina, Pabla G. Péreza Gonzáleza, Yuchen Gu, Chiary Butety, Shardy Goji, Michaeli B. Bagley, Guillermo Barro, Jehan S. Kartaltepe, Anton M. Kokemoyer, Cristina Capello, Enrico Maria Corsini, Jairo Méndez Abreu, Alexandre de la Vega, Karthik J. Iyer, Laura Bisgiello, Yingjie Cheng, Lorenzo Morelli, Pablo Arrabal Haro, Fernando Buitrago, MC Cooper, Avishay Dekel, Marka Dickinsona i Stephena L. Finkelstein, Mauro Giavalesco, Benny W. Holwerda, Mark Huertas-Company i Ray A. Lucas, Casey Papovich, Nor Pierzkal, Liz-Marie Seely, Jesús Vega-Ferrero, Stijn Waits i Leigh Aaron Young, 8 listopada 2023 r., Natura.
doi: 10.1038/s41586-023-06636-x