James Webb, teleskopla ortaya çıkarılan ilk gökada alanı olan SMACS 0723 gökada kümesinin önünde. James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan erken sonuçlar, mevcut kozmik modellere meydan okuyan şaşırtıcı derecede büyük erken galaksileri ortaya çıkardı. Kredi: NASA, ESA, CSA, STScI
James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan ilk sonuçlar, galaksilerin o kadar erken ve o kadar büyük olduğunu ima etti ki, bizim oluşum anlayışımızla gerilim içindeler. evrendeki yapının Bu gerilimi hafifletebilecek çeşitli açıklamalar önerilmiştir. Ancak şimdi Kozmik Şafak Merkezi’nden yapılan yeni bir çalışma, galaksilerin daha da büyük olabileceğini gösteren, bu kadar erken çağlarda daha önce hiç incelenmemiş bir etki olduğunu öne sürüyor.
Eğer ilk dönemleri takip ettiyseniz James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen sonuçlara göre, ilk galaksilerin gözlemleriyle ilgili en önemli sorunu muhtemelen duymuşsunuzdur:
Çok büyükler.
Görüntünün yayınlanmasından birkaç gün sonra ilk görüntüler ve sonraki aylarda art arda, her zamankinden daha uzak galaksilerin yeni raporları ortaya çıktı. Rahatsız edici bir şekilde, galaksilerin birçoğu “çok büyük” görünüyordu.
Evrenin yapısı ve evrimiyle ilgili şu anda kabul edilen uygunluk modelimiz olan ΛCDM modeline göre, galaksilerin sahip olmaması gerekirdi. bu kadar çok yıldız oluşturma zamanı.
ΛCDM kutsal, yok edilemez bir kâse olmasa da bir paradigma değişikliği iddiasında bulunmadan önce beklemek için pek çok neden vardır: Galaksileri gördüğümüz ölçülen dönemler, hafife alınmamalıdır.
Yıldız kütleleri fazla tahmin edilebilir. Ya da sadece şanslıydık ve bir şekilde o zamanlar en büyük galaksileri keşfettik.
Yakından bir bakış
Ama şimdi Clara Giménez Arteaga, Ph.D. Kozmik Şafak Merkezi öğrencisi, gerilimi daha da artırabilecek bir etki öneriyor:
Aslında, bir galaksinin yıldız kütlesi, galaksinin yaydığı ışık miktarı ölçülerek ve kaç yıldıza ihtiyaç duyulduğu hesaplanarak tahmin edilir. bu miktarı yaymak için. Genel yaklaşım, tüm galaksiden gelen birleşik ışığı dikkate almaktır.
Bununla birlikte, James Webb ile gözlemlenen beş galaksiden oluşan bir örneğe daha yakından bakan Giménez Arteaga, galaksinin tek bir galaksi olarak görülmemesi durumunda bunu fark etti. büyük yıldız bloğu, ancak birden fazla kümeden oluşan bir varlık olarak farklı bir resim ortaya çıkıyor.
SMACS Gökada Kümesi SMACS 0723 ve çevresinin bu görüntüsü, yayınlanan ilk görüntüydü Temmuz 2023’te James Webb Uzay Teleskobu’ndan. Beş yakınlaştırmanın her biri yaklaşık 19.000 ışıkyılı çapındadır ve zamanda yaklaşık 13 milyar yıl önce görülen galaksileri gösterir. Bu galaksilerin dikkatli bir analizi, bir galaksiyi çözemezsek, yıldızlarının toplam kütlesini ciddi şekilde hafife alabileceğimizi ortaya koyuyor. İmaj kredisi: NASA, ESA, CSA, STScI / Giménez-Arteaga ve diğerleri. (2023), Peter Laursen (Cosmic Dawn Center).
“Yıldız kütlelerini James Webb’in çektiği görüntülerden hesaplamak için standart prosedürü kullandık, ancak bunun yerine piksel piksel bazında tüm galaksiye bakmaktansa,” diye açıklıyor Giménez Arteaga.
“Prensipte sonuçların aynı olması beklenebilir: Tüm piksellerden gelen ışığı toplamak ve toplam yıldız kütlesini bulmak yerine, galaksinin kütlesini hesaplamak her piksel ve tüm bireysel yıldız kütlelerinin eklenmesi. Ama değiller.”
Aslında, tahmin edilen yıldız kütlelerinin artık on kata kadar daha büyük olduğu ortaya çıktı.
Aşağıdaki şekil, yıldız kütleleri şu şekilde belirlenen beş gökadayı göstermektedir: her iki şekilde İki farklı yaklaşım üzerinde anlaşmaya varılsaydı, tüm galaksiler “Aynı” adlı eğik çizgi boyunca uzanırdı. Ama hepsi bu çizginin üzerinde yer alıyor.
Geride Kaldı
Öyleyse yıldız kütlelerinin çok daha büyük olmasının nedeni nedir?
Giménez Arteaga açıklıyor: “Yıldız popülasyonlar bir yanda küçük ve sönük yıldızlar ile diğer yanda parlak, büyük kütleli yıldızların karışımıdır. Birleşik ışığa bakarsak, parlak yıldızlar soluk yıldızları tamamen gölgede bırakma eğiliminde olacak ve onları fark edilmeden bırakacaktır. Analizimiz, parlak, yıldız oluşturan kümelerin toplam ışığa hakim olabileceğini, ancak kütlenin büyük kısmının daha küçük yıldızlarda bulunduğunu gösteriyor.”
Yıldız kütlesi, bir galaksiyi karakterize etmek için kullanılan ana özelliklerden biridir ve Giménez-Arteaga’nın sonucu, galaksileri çözebilmenin önemini vurguluyor.
Fakat en uzak ve sönük olanlar için bu her zaman mümkün olmuyor. Etki daha önce çalışıldı, ancak yalnızca Evren tarihinin çok daha sonraki dönemlerinde incelendi.
Bu nedenle, bir sonraki adım, yüksek çözünürlük gerektirmeyen ve “gerçek” ile ilişkili olan imzalar aramaktır. ” yıldız kütlesi.
“Çok daha sonraki dönemlerde yapılan diğer çalışmalar da bu tutarsızlığı buldu. Eğer etkinin daha önceki dönemlerde ne kadar yaygın ve şiddetli olduğunu belirleyebilir ve ölçebilirsek, erken Evren’deki gökadaları incelemenin ana zorluklarından biri olan uzak gökadaların güçlü yıldız kütleleri çıkarımını yapmaya daha yakın olacağız.” Clara Giménez Arteaga.
Çalışma, Astrophysical Journal’da yeni yayınlandı.
Referans: “Spatially Resolved Properties of Galaxies at 5 < z < 9 in the SMACS 0723 JWST ERO Field" Clara Giménez-Arteaga, Pascal A. Oesch, Gabriel B. Brammer, Francesco Valentino, Charlotte A. Mason, Andrea Weibel, Laia Barrufet, Seiji Fujimoto, Kasper E. Heintz, Erica J. Nelson, Victoria B. Strait, Katherine A. Suess ve Justus Gibson, 16 Mayıs 2023, Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/acc5ea