Алгачкы аалам: Эң алыскы Галактика "JADES-GS-z14-0" Галактиканын пайда болуу моделдерин чакырат  

14-жылдын январь айында жүргүзүлгөн байкоолордун негизинде JADES-GS-z0-2024 жаркыраган галактикасынын спектралдык анализи 14.32 кызыл жылышты аныктады, бул аны эң алыскы галактикага айландырды (мурунку эң алыскы галактика белгилүү болгон JADES-GS-z13-0 кызыл жылышууда болгон. z = 13.2). Ал Биг Бенгден болжол менен 290 миллион жыл өткөндөн кийин алгачкы ааламда пайда болгон. Жылдыз жарыгынын көп болушу анын чоң экенин жана 1,600 жарык жылынан ашканын билдирет. Мындай жаркыраган, массалык жана чоң галактика космостук таңга маал алгачкы ааламдагы галактикалардын пайда болушунун азыркы түшүнүгүнө каршы келет. Ааламдагы биринчи жылдыздар нөл-металл же өтө төмөн металлдуу Pop III жылдыздары болгон. Бирок, JADES-GS-z14-0 галактикасынын инфракызыл касиеттерин изилдөө кычкылтектин бар экенин аныктайт, бул металлды байытуу дегенди билдирет, бул массалык жылдыздардын муундары төрөлгөндөн баштап супернованын жарылуусуна чейинки жашоо курстарын алгачкы ааламда болжол менен 290 миллион жылга аяктаганын билдирет. Ошентип, бул галактиканын касиеттери алгачкы ааламдагы галактикалардын пайда болушунун учурдагы түшүнүгүнө карама-каршы келет.   

Чоң жарылуудан болжол менен 380,000 400 жыл өткөндөн кийин эң алгачкы аалам иондоштурулган газдарга толгон жана фотондордун эркин электрондор тарабынан чачырашынан улам толук тунук эмес болгон. Андан кийин болжол менен 21 миллион жылга созулган алгачкы ааламдын нейтралдуу доору келди. Бул доордо аалам нейтралдуу жана тунук болгон. Биринчи жарык аалам тунук болгондон кийин пайда болгон, кеңейүүдөн улам кызыл микротолкундуу диапазонго өтүп, азыр Космикалык Микротолкун Фон (CMB) катары байкалууда. Аалам нейтралдуу газдарга толгондуктан, эч кандай оптикалык сигнал чыккан эмес (ушундан улам караңгы доор деп аталат). Иондоштурулган материалдар жарык чыгарбайт, ошондуктан бейтарап доордун алгачкы ааламын изилдөө кыйын. Бирок, параллель спинден туруктуу антипараллель спинге өтө майда өтүү менен бул доордо муздак, нейтралдуу космостук суутек чыгарган 1420 см толкун узундуктагы микротолкундуу нурлануу (21 МГц туура келет) астрономдорго мүмкүнчүлүктөрдү берет. Бул 200 см микротолкундуу нурлануу жерге жеткенде кызылга жылат жана 10 МГцтен XNUMX МГцге чейинки жыштыктарда радио толкундар катары байкалат. The REACH (Космостук суутектин анализи боюнча радиоэксперимент) Эксперимент космостук суутектен 21 см сызыкты аныктоого багытталган.  

Реионизация доору – бул Биг Бенгден кийинки 400 миллион жылдан 1 миллиард жылга чейин созулган алгачкы ааламдын тарыхындагы кийинки доор. Газдар күчтүү алгачкы жылдыздар чыгарган жогорку энергиялуу УК нурлануунун натыйжасында кайра иондоштурулган. Галактикалардын жана квазарлардын пайда болушу ушул доордо башталган. Бул доордун жарыктары кызыл жана инфракызыл диапазондорду көздөй кызылга жылат. Huble терең талаа изилдөөлөрү алгачкы ааламды изилдөөнүн жаңы башталышы болгон, бирок анын алгачкы жарыктарды тартуудагы көлөмү чектелген. Космоско негизделген инфракызыл обсерватория керек болчу. JWST инфракызыл астрономия боюнча гана адистешкен алгачкы ааламды изилдөө. 

Джеймс Уэбб телескопу (JWST) 25-жылдын 2021-декабрында учурулган. Андан кийин tt Жерден 2 миллион кмдей алыстыкта ​​Күн-Жер L1.5 Лагранж чекитинин жанындагы орбитага жайгаштырылды. Ал 2022-жылдын июлунда толук ишке кирди. NIRCam (Жакынкы Инфракызыл Камера), NIRSpec (Жакын Инфракызыл Спектрограф), MIRI (Орто-Инфракызыл Аспап), JWST алгачкы жылдыздар менен галактикалардан оптикалык/инфракызыл сигналдарды издейт. галактикалардын пайда болушун жана эволюциясын, жылдыздардын жана планеталардын түзүлүшүн жакшыраак түшүнүү үчүн Ааламда түзүлгөн. Акыркы эки жылда ал космостук таңды изилдөөдө (б.а. биринчи галактикалар пайда болгон Чоң жарылуудан кийинки бир нече жүз миллион жыл ичиндеги мезгил) укмуштуудай натыйжаларды берди.  

JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) программасы 

Бул программа GOODS-S жана GOODS-N терең талааларында инфракызыл сүрөттөө жана спектроскопия жолу менен жогорку кызылга жылышуудан космостук түшкө чейин галактиканын эволюциясын изилдөөгө багытталган.  

Биринчи жылы JADES изилдөөчүлөрү чоң жарылуудан кийинки 650 миллион жылдан бери жүздөгөн талапкер галактикаларды көрүштү. 2023-жылдын башында алар өздөрүнүн маалымат топтомунан 14 кызыл нөөмөттө болуп көрүнгөн галактиканы табышты, бул өтө алыскы галактика болушу керек, бирок ал абдан жаркыраган. Ошондой эле, ал жакындыктан улам башка галактиканын бир бөлүгү болуп көрүнгөн. Демек, алар бул пайданы 2023-жылдын октябрь айында байкашкан. Жаңы маалыматтар анын 14 кызыл таймашта экенин колдоду. Бул галактиканын спектри кызыл жылууну өлчөө жана жашты аныктоо үчүн спектрдеги Лайман-альфа үзүлүшүнүн ордун аныктоо үчүн керек болчу. 

Лайман-альфа – электрондор n=2ден n=1ге өткөндө Лайман катарындагы суутектин спектрдик эмиссия сызыгы. Спектрдеги Лайман-альфа үзүлүү чекити байкалган толкун узундугуна туура келет (λ_{байкалып}). Кызыл жылдырууну (z) формула боюнча эсептөөгө болот z = (λ_{байкалып} – λ_{эс алуу}) / λ_{эс алуу} 

JADES-GS-z14-0 галактика    

Демек, галактика 2024-жылдын январында NIRCam (Жакынкы Инфракызыл Камера) жана NIRSpec (Жакынкы Инфракызыл Спектрограф) аркылуу кайрадан байкалган. Спектралдык анализ галактиканын 14.32 кызыл жылышууда экенин ачык далилдеп, аны эң алыскы галактикага айландырды (мурдагы эң алыскы галактика рекорду (JADES-GS-z13-0, кызыл жылма z = 13.2). Ал JADES деп аталды. -GS-z14-0, 13.5 миллиард жарык жылы аралыкта жайгашкан жаркыраган галактика. Мындан тышкары, анын көлөмү 1,600 жарык жылынан ашкандыктан, анын жарыгынын булагы жаш жылдыздар болушу керек дегенди билдирет Чоң жарылуудан 300 миллион жылдан азыраак болгон галактикадан мындай касиеттерге ээ болушу күтүлбөйт.  

Дүкөндө дагы сюрприз бар болчу.  

Окумуштуулар JADES-GS-z14-0 MIRI (Mid-Infrared Instrument) жардамы менен узунураак толкун узундуктарында аныктай алышты. Бул галактикадан жакынкы инфракызыл аспаптар үчүн диапазондон чыгып кетүү үчүн кызылга жылган көрүнүүчү жарык диапазонунун эмиссияларын кармап алууну билдирген. Анализ иондоштурулган кычкылтектин бар экендигин аныктады, бул жылдыздын жогорку металлдуулугун билдирет. Бул жылдыздардын көптөгөн муундары өздөрүнүн жашоо курстарын башынан өткөргөндө гана мүмкүн болот.  

Ааламдагы биринчи жылдыздар нөл-металл же өтө төмөн металлга ээ. Алар Поп III жылдыздары же Популяция III жылдыздары деп аталат. Төмөн металл жылдыздар - Поп II жылдыздары. Жаш жылдыздар жогорку металл мазмунуна ээ жана "Pop I жылдыздары" же күн металл жылдыздары деп аталат. Салыштырмалуу жогорку 1.4% металлдуулугу менен Күн акыркы жылдыз. Астрономияда гелийден оор элементтердин баары металл деп эсептелет. Кычкылтек, азот жана башкалар сыяктуу химиялык эмес металлдар космологиялык контекстте металлдар болуп саналат. Жылдыздар супернова окуясынан кийин ар бир муун боюнча металл байытылат. Жылдыздардагы металлдын көбөйүшү жаш куракты көрсөтөт.   

JADES-GS-z14-0 галактикасынын жашы Чоң жарылуудан 300 миллион жылдан азыраак экенин эске алганда, бул галактикадагы жылдыздар нөл металлдан турган Поп III жылдыздары болушу керек. Бирок, JWST MIRI кычкылтектин бар экенин тапты.  

Жогорудагы байкоолорду жана ачылыштарды эске алуу менен, JADES-GS-z14-0 алгачкы аалам галактикасынын касиеттери галактикалардын пайда болушунун азыркы түшүнүгүнө туура келбейт. Мындай өзгөчөлүктөргө ээ галактика кантип Бин Бенгтен кийин 290 миллион жылдан кийин даталанышы мүмкүн? Келечекте мындай көптөгөн галактикалар табылышы мүмкүн. Балким, Космос таңында галактикалардын ар түрдүүлүгү болгон. 

*** 

Колдонулган адабияттар:  

1. Карниани, С. жана башкалар. 2024. 14 кызыл жылышуудагы эки жаркыраган галактиканын спектроскопиялык ырастоосу. Жаратылыш (2024). Жарыяланган 24 July 2024. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07860-9 . axRivде алдын ала басып чыгаруу. 28-жылдын 2024-майында берилген. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.18485  

2. Хелтон Дж.М. жана башкалар 2024. JWST/MIRI жылдыз континуумунун 7.7 мкм жана z>14 галактикадагы тумандык эмиссияда фотометрикалык аныктоо. axRivде алдын ала басып чыгаруу. 28-жылдын 2024-майында берилген. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.18462 

3. НАСА Джеймс Уэбб космостук телескобу. Алгачкы урунттуу окуялар – НАСАнын Джеймс Уэбб космостук телескобу эң алыскы галактиканы тапты. Жарыяланган 30 Май 2024. Жеткиликтүү https://webbtelescope.org/contents/early-highlights/nasas-james-webb-space-telescope-finds-most-distant-known-galaxy 

***