Τελικά αποκαλύφθηκε κρυμμένη πηγή μυστηριώδους λάμψης στο πρώιμο σύμπαν: ScienceAlert

By | January 19, 2024

Το πρώιμο Σύμπαν ήταν ένα σκοτεινό μέρος. Ήταν γεμάτο υδρογόνο που εμπόδιζε το φως και τίποτα άλλο.

Μόνο όταν τα πρώτα αστέρια άναψαν και άρχισαν να φωτίζουν το περιβάλλον τους με υπεριώδη ακτινοβολία, το φως άρχισε να βασιλεύει. Αυτό συνέβη κατά την Εποχή του Επανιονισμού.

Αλλά πριν το Σύμπαν φωτιστεί έντονα, ένας συγκεκριμένος και μυστηριώδης τύπος φωτός διαπέρασε το σκοτάδι: οι εκπομπές Lyman-alpha.

Αν και το πρώιμο Σύμπαν ήταν πολύ σκοτεινό για να ταξιδέψει το φως μέσα από το αδιαφανές αέριο που κυριαρχούσε σε αυτό, οι αστρονόμοι εξακολουθούσαν να εντόπισαν μερικές γραμμές άλφα Lyman πριν ανάψουν τα φώτα στην Εποχή του Επανιονισμού.

Από πού προέρχεται; Αυτή ήταν μια σημαντική αναπάντητη ερώτηση που πολλοί έχουν αναλογιστεί.

Ο γαλαξίας EGSY8p7, ένας φωτεινός γαλαξίας στο πρώιμο Σύμπαν όπου η εκπομπή φωτός φαίνεται, μεταξύ άλλων, από διεγερμένα άτομα υδρογόνου – εκπομπή Lyman-alpha. Στα δύο κάτω πάνελ, η υψηλή ευαισθησία του Webb προσδιορίζει αυτόν τον μακρινό γαλαξία μαζί με τους δύο συντρόφους του γαλαξίες, όπου οι προηγούμενες παρατηρήσεις είδαν μόνο έναν μεγαλύτερο γαλαξία στη θέση του. (ESA/Webb, NASA και CSA, S. Finkelstein, M. Bagley, R. Larson/UT Austin/A. Pagan/STScI/C. Witten, M. Zamani)

Οι εκπομπές Lyman-alpha συμβαίνουν στην περιοχή UV και προέρχονται από άτομα υδρογόνου καθώς τα ηλεκτρόνια τους μεταβαίνουν σε μια συγκεκριμένη ενεργειακή κατάσταση. Οι φασματικές γραμμές Lyman-alpha αποτελούν μέρος αυτού που οι αστρονόμοι αποκαλούν το δάσος Lyman-alpha.

Το δάσος είναι μια σειρά από γραμμές απορρόφησης που προέρχονται από το υδρογόνο σε μακρινά αστρονομικά αντικείμενα. Καθώς το φως του περνά μέσα από σύννεφα αερίων με διαφορετικές μετατοπίσεις στο κόκκινο, δημιουργεί το δάσος των γραμμών Lyman-alpha.

«Η παροχή μιας εξήγησης για την εκπληκτική ανίχνευση του Lyman-alpha σε αυτούς τους πρώιμους γαλαξίες είναι μια μεγάλη πρόκληση για εξωγαλαξιακές μελέτες», γράφουν οι συγγραφείς ορισμένων νέων ερευνών.

Η έρευνα δημοσιεύεται στο Αστρονομία της Φύσης και μπορεί να έχεις βρει την απάντηση. Ο τίτλος του είναι “Αποκρυπτογράφηση Lyman-alpha Emission Deep in the Epoch of Reionization.” Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Callum Witten, ερευνητής στο Ινστιτούτο Κοσμολογίας Kavli στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, στο Ηνωμένο Βασίλειο.

«Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ερωτήματα που έχουν παρουσιάσει προηγούμενες παρατηρήσεις είναι η ανίχνευση φωτός από άτομα υδρογόνου στο πολύ πρώιμο Σύμπαν, το οποίο θα έπρεπε να είχε αποκλειστεί εντελώς από το πρωτόγονο ουδέτερο αέριο που σχηματίστηκε μετά τη Μεγάλη Έκρηξη», δήλωσε ο Witten σε έναν Τύπο. ελευθέρωση. ελευθέρωση.

«Πολλές υποθέσεις έχουν προταθεί στο παρελθόν για να εξηγήσουν τη μεγάλη διαφυγή από αυτήν την «ανεξήγητη» εκπομπή».

Αλλά τώρα υπάρχει ένας νέος κοσμολογικός σερίφης στην πόλη: το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb: το νέο αγαπημένο επιστημονικό όργανο της ανθρωπότητας.  Πίστωση εικόνας: NASA
Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb: το νέο αγαπημένο επιστημονικό όργανο της ανθρωπότητας. (NASA)

Το JWST κατασκευάστηκε με την ικανότητα να βλέπει τις πρώτες μέρες του Σύμπαντος. Αυτός ήταν ένας από τους βασικούς μοχλούς της όλης προσπάθειας.

Η ικανότητα του JWST να ανιχνεύει φωτόνια που απελευθερώνονται από αστέρια στους πρώτους γαλαξίες νωρίς στη ζωή του Σύμπαντος άνοιξε ένα νέο παράθυρο στο πρώιμο Σύμπαν και μας οδηγεί σε απαντήσεις σε πολλές μακροχρόνιες ερωτήσεις. Το JWST έχει την ευαισθησία και τη γωνιακή ανάλυση για να ακολουθεί το παλιό φως πίσω στην πηγή του.

«Εδώ, εκμεταλλευόμαστε τις μοναδικές εικόνες υψηλής ανάλυσης και υψηλής ευαισθησίας από την κάμερα εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb για να δείξουμε ότι όλοι οι γαλαξίες σε ένα δείγμα εκπομπών Lyman-alpha με μετατόπιση ερυθρού >7 έχουν στενούς συντρόφους. οι ερευνητές το γράφουν στο χαρτί σας. Αυτό είναι ένα σημαντικό σημείο με τεράστιες επιπτώσεις.

Οι εικόνες JWST του εκπομπού Lyman-Alpha LAE EGSY8p68 αποκαλύπτουν περισσότερες λεπτομέρειες από προηγούμενες παρατηρήσεις με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Η ικανότητα ανάλυσης του JWST αποκαλύπτει ένα σμήνος μικρότερων, πιο αμυδρό γαλαξιών γύρω από τους φωτεινούς γαλαξίες στο LAE EGSY8p68 που το HST δεν μπορούσε να δει. Η περιοχή είναι πολύ πιο πολυσύχναστη και πολυσύχναστη, με πολύ ενεργό σχηματισμό αστέρων.

«Εκεί που το Hubble έβλεπε μόνο έναν μεγάλο γαλαξία, ο Webb βλέπει ένα σμήνος μικρότερων γαλαξιών που αλληλεπιδρούν και αυτή η αποκάλυψη είχε τεράστιο αντίκτυπο στην κατανόησή μας για την απροσδόκητη εκπομπή υδρογόνου από μερικούς από τους πρώτους γαλαξίες», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης. , Σέρτζιο Μάρτιν. -Alvarez του Πανεπιστημίου Stanford.

Οι πρώτοι γαλαξίες ήταν καταπληκτικοί παραγωγοί αστεριών και μια πλούσια πηγή εκπομπών Lyman-alpha. Οι περισσότερες εκπομπές μπλοκαρίστηκαν από το αρχέγονο ουδέτερο υδρογόνο που γέμιζε τον χώρο μεταξύ των γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν. Τι μας λέει ότι οι περισσότεροι εκπομποί Lyman-Alpha (LAE) είναι γαλαξίες με κοντινούς γείτονες;

Σύμφωνα με τους συγγραφείς, αυτό μας λέει ότι οι γαλαξιακές συγχωνεύσεις και ο άφθονος σχηματισμός αστεριών τους βρίσκονται πίσω από τις εκπομπές Lyman-alpha. Μια προσομοίωση συγχώνευσης γαλαξιών έχει δημιουργήσει μια προσομοιωμένη εικόνα JWST που μοιάζει πολύ με την πραγματική εικόνα JWST των αλληλεπιδρώντων γαλαξιών.

Αυτός ο αριθμός μελέτης βοηθά στην εξήγηση ορισμένων από τα ευρήματα.  Το επάνω αριστερό πλαίσιο και το κάτω αριστερό πλαίσιο είναι δύο εικόνες του LAE EGSY8p68.  Το επάνω είναι από το JWST και το κάτω είναι από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble.  Το πιο ισχυρό JWST αποκάλυψε μερικούς στενούς γαλαξιακούς συντρόφους του LAE EGSY8p68.  Το bae είναι εικόνες από μια γαλαξιακή προσομοίωση συγχώνευσης που ονομάζεται Azahar.  Δύο από αυτές τις προσομοιωμένες εικόνες είναι προσομοιωμένες εικόνες του τι θα έβλεπε η JWST εάν παρατηρούσε μια συγχώνευση.  Αυτές οι δύο εικόνες είναι πολύ παρόμοιες με την πραγματική εικόνα JWST στο α.  Πίστωση εικόνας: Witten et al.  2023.
Αυτός ο αριθμός μελέτης βοηθά στην εξήγηση ορισμένων από τα ευρήματα. Το επάνω αριστερό πλαίσιο και το κάτω αριστερό πλαίσιο είναι δύο εικόνες του LAE EGSY8p68. Το επάνω είναι από το JWST και το κάτω είναι από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Το πιο ισχυρό JWST αποκάλυψε μερικούς στενούς γαλαξιακούς συντρόφους του LAE EGSY8p68. Το bae είναι εικόνες από μια γαλαξιακή προσομοίωση συγχώνευσης που ονομάζεται Azahar. Δύο από αυτές τις προσομοιωμένες εικόνες είναι προσομοιωμένες εικόνες του τι θα έβλεπε η JWST εάν παρατηρούσε μια συγχώνευση. Αυτές οι δύο εικόνες είναι πολύ παρόμοιες με την πραγματική εικόνα JWST στο α. Το μωβ στο e δείχνει την πυκνότητα των εκπομπών Lyman-alpha. (Witten et al. 2023)

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις συγχωνεύσεων και αλληλεπιδράσεων γαλαξιών που ονομάζονται Azahar για να δοκιμάσουν την ιδέα τους. Ο Azahar έδειξε ότι καθώς η αστρική μάζα συσσωρεύτηκε και τα αστέρια σχηματίστηκαν σε αυτούς τους πρώιμους γαλαξίες, συνέβησαν δύο πράγματα.

Τα αστέρια εξέπεμψαν εκπομπές Lyman-alpha και δημιούργησαν φυσαλίδες και κανάλια ιονισμένου υδρογόνου στο ουδέτερο υδρογόνο που μπλοκάρει το φως. Οι φυσαλίδες και τα κανάλια επέτρεψαν να περάσουν οι εκπομπές Lyman-alpha.

frameborder=”0″ allow=”accelerometer; Αυτόματη αναπαραγωγή; εγγραφή στο πρόχειρο? κρυπτογραφημένα μέσα? γυροσκόπιο; εικόνα σε εικόνα? κοινή χρήση ιστού”allowfullscreen=”allowfullscreen”>

Αυτή η έρευνα δείχνει ότι υπήρχαν περισσότερες συγχωνεύσεις γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν από ό,τι μπορούσαμε να δούμε πριν από την έναρξη του JWST.

Αυτές οι συγχωνεύσεις και αλληλεπιδράσεις και ο άφθονος σχηματισμός άστρων που δημιούργησαν είναι υπεύθυνοι για τη δημιουργία εκπομπών Lyman-alpha και τη δημιουργία μιας διαδρομής για την έξοδο τους από το πυκνό, αδιαφανές, ουδέτερο υδρογόνο που κυριαρχούσε στο νεαρό Σύμπαν.

Εν ολίγοις, ο υψηλός ρυθμός γαλαξιακής σύντηξης στο νεαρό Σύμπαν είναι υπεύθυνος για τις μυστηριώδεις εκπομπές Lyman-alpha.

Οι ερευνητές δεν έχουν τελειώσει ακόμα. Σχεδιάζουν πιο λεπτομερείς παρατηρήσεις γαλαξιών σε διαφορετικά στάδια συγχώνευσης για να αναπτύξουν περαιτέρω την ιδέα τους.

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά από το Universe Today. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *