Одна из древнейших галактик во Вселенной обнаружена с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба

HeroImage-CEERS.jpg?auto=format&q=90

Два новых изображения с космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА показывают, что может быть одной из самых ранних галактик, которые когда-либо наблюдались. Оба изображения включают объекты возрастом более 13 миллиардов лет, и одно предлагает гораздо более широкое поле зрения, чем первое изображение глубокого поля Уэбба , которое было опубликовано с большой помпой 12 июля. Изображения представляют собой одни из первых результатов крупного сотрудничества астрономы и другие ученые-исследователи объединяются с НАСА и глобальными партнерами, чтобы раскрыть новые идеи о Вселенной.

Команда идентифицировала один особенно интересный объект, названный галактикой Мейси в честь дочери руководителя проекта Стивена Финкельштейна, который, по их оценкам, наблюдается, поскольку он произошел всего через 290 миллионов лет после Большого взрыва (астрономы называют это красным смещением z = 14). ).

Находка была опубликована на сервере препринтов arXiv и ожидает публикации в рецензируемом журнале. Если открытие подтвердится, это будет одна из самых ранних галактик, которые когда-либо наблюдались, и ее присутствие будет указывать на то, что галактики начали формироваться намного раньше, чем многие астрономы считали ранее.

«С Уэббом мы смотрим на часть Вселенной, которую никогда раньше не видели, даже с Хаббла», — говорит Л. Аарон Юнг, который работал над проектом в качестве приглашенного научного сотрудника в Центре вычислительной астрофизики Института Флэтайрон (CCA). ) в Нью-Йорке и научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. «Такие ранние галактики меняют наше понимание того, как формируются галактики, и истории Вселенной».

Это изображение — мозаика из 690 отдельных кадров, сделанных с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) космического телескопа Джеймса Уэбба — покрывает область неба примерно в восемь раз больше, чем первое изображение глубокого поля Уэбба, опубликованное 12 июля. крупный план одной из самых ранних когда-либо виденных галактик, получившей название галактики Мэйси. Авторы и права: НАСА/STScI/CEERS/TACC/S. Финкельштейн/М. Бэгли/З. Леве

На беспрецедентно четких изображениях виден шквал сложных галактик, эволюционирующих с течением времени — одни элегантные зрелые вертушки, другие — крошечные малыши, третьи — туманные водовороты соседей-делай-ся-делай. Изображения, на сбор которых ушло около 24 часов, сделаны на участке неба возле ручки Большой Медведицы, созвездия, официально именуемого Большой Медведицей. Та же самая область неба ранее наблюдалась космическим телескопом Хаббла, как видно на расширенной полосе Грота .

«Удивительно видеть, как точка света от Хаббла превращается в целую галактику красивой формы на этих новых снимках Джеймса Уэбба, а другие галактики просто появляются из ниоткуда», — говорит Финкельштейн , доцент астрономии Техасского университета. Остин и главный исследователь Научного исследования раннего выпуска космической эволюции (CEERS), из которого были взяты эти изображения.

Сотрудничество CEERS состоит из 18 соисследователей из 12 учреждений и более 100 сотрудников из США и девяти других стран . Исследователи CEERS изучают, как образовались некоторые из самых ранних галактик, когда возраст Вселенной составлял менее 5 процентов от ее нынешнего возраста, в период, известный как реионизация.

Временные интервалы для доступа к телескопу Джеймса Уэбба очень важны, поэтому команде нужно было найти наилучшую стратегию, чтобы найти невиданные ранее галактики из младенчества Вселенной. Например, будет ли лучше сосредоточить свои наблюдения на небольшом участке неба в течение длительного времени в надежде обнаружить слабую галактику или закинуть более широкую сеть, чтобы повысить свои шансы найти что-то.

Такие решения были приняты на основе моделирования вселенной, созданного Юнгом и со-исследователем CEERS Рэйчел Сомервиль, которая возглавляет группу формирования галактик в CCA. В их моделировании использовались те же физические процессы, что и в более поздних галактиках, применительно к условиям молодой Вселенной. В результате их моделирование было бесценным для определения редкости, яркости и других свойств самых ранних галактик, которые искал CEERS. Юнг, Сомервилль и их коллеги представили свои модели в недавней серии статей .

Вид сбоку на смоделированную Вселенную, используемый для наблюдения CEERS. Точки представляют галактики, а более крупные и темные точки данных обозначают галактики с большей массой. Чтобы уменьшить помехи, показана только четверть галактик симуляции. Кредит: Юнг и др. / Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества 2022 г.

До того, как поступили фактические данные телескопа, Микаэла Бэгли, исследователь с докторской степенью в UT Austin и один из ведущих специалистов по визуализации CEERS, создала макеты изображений на основе моделирования Юнга и Сомервилля, чтобы помочь команде разработать методы обработки и анализа новых изображений. Бэгли возглавил группу, обрабатывающую реальные изображения, чтобы вся команда могла проанализировать данные.

Большое изображение представляет собой мозаику из 690 отдельных кадров, на сбор которых ушло около 24 часов с использованием основного формирователя изображения телескопа, называемого камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam). Это новое изображение покрывает область неба примерно в восемь раз больше, чем первое изображение глубокого поля Уэбба, хотя оно не такое глубокое. Исследователи использовали суперкомпьютеры Техасского центра передовых вычислений для первоначальной обработки изображений: Stampede2 использовался для удаления фонового шума и артефактов, а Frontera, самый мощный в мире суперкомпьютер в университете, использовался для объединения изображений в единую мозаику.

«Высокопроизводительные вычислительные мощности позволили объединить множество изображений и одновременно хранить кадры в памяти для обработки, в результате чего получилось одно красивое изображение», — говорит Финкельштейн.

Другое изображение было получено с помощью прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI). По сравнению с NIRcam, MIRI имеет меньшее поле зрения, но работает с гораздо более высоким пространственным разрешением, чем предыдущие телескопы среднего инфракрасного диапазона. MIRI обнаруживает более длинные волны, чем NIRCam, позволяя астрономам видеть космическую пыль, светящуюся от звездообразующих галактик и черных дыр на скромно больших расстояниях, и видеть свет от более старых звезд на очень больших расстояниях.

Вся программа CEERS потребует более 60 часов работы телескопа. В декабре будет собрано гораздо больше данных изображений, наряду со спектроскопическими измерениями сотен далеких галактик.

С новыми наблюдениями ранних галактик теоретики, включая Юнга и Сомервилля, будут использовать моделирование для извлечения информации о физических процессах, формирующих эволюцию галактик, и создания прогнозов для будущих наблюдений.

«Одна вещь, которую мы до сих пор не понимаем, — это то, как они сформировались так быстро», — говорит Юнг. «Они произошли всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, но, насколько мы понимаем, галактикам требуется гораздо больше времени для формирования. Тот факт, что мы видим так много галактик так рано с такими небольшими данными, может означать, что там может быть намного больше галактик, чем мы предсказывали».

Космический телескоп NASA имени Джеймса Уэбба создан в сотрудничестве с ESA (Европейское космическое агентство) и CSA (Канадское космическое агентство). Дополнительными соисследователями CEERS являются Генри Фергюсон, Норман Грогин, Антон Кукемур, Нор Пирцкал и Свара Равиндранат из Научного института космического телескопа; Марк Дикинсон из NOIRLab NSF; Андреа Грациан из INAF – Osservatorio Astronomico di Padova; Джейхан Карталтепе из Рочестерского технологического института; Лиза Кьюли из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики; Дейл Коцевски из колледжа Колби; Дженнифер Лотц из обсерватории Джемини; Кейси Папович из Техасского университета A&M; Лаура Пентериччи, INAF – Osservatorio Astronomico di Roma; Пабло Г. Перес-Гонсалес из Центра астробиологии; Рэйчел Сомервиль из Института Флэтайрон; Джонатан Трамп из Университета Коннектикута; и Стивен Уилкинс из Университета Сассекса.

Информация для прессы

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь со Стейси Гринбаум по адресу [email protected] .

Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован.