Das atemberaubende Tiefeninfrarotbild des Weltraumteleskops James Webb des Universums hat 42 neue Linsenbilder von Galaxien enthüllt, die eine beispiellose Tiefe der Form der Linse offenbaren, die uns schließlich helfen könnte, die ersten Galaxien zu sehen.
Enthüllung von James-Webb-Weltraumteleskop Tiefes Bild von US-Präsident Joe Biden in einer Sonderpräsentation Veranstaltung im Weißen Haus Wer am 11. Juli festgenommen wurde, war ein streng gehütetes Geheimnis. Teams von Astronomen beeilten sich, die ersten zu sein, die es analysierten, wobei drei neue Forschungsarbeiten innerhalb einer Woche nach der Veröffentlichung des Bildes auf dem Pre-Print-Server der Community veröffentlicht wurden.
„Um ehrlich zu sein, haben wir uns irgendwie geärgert!“ Brenda Fry, Astronomin am Steward Observatory an der University of Arizona und Co-Autorin einer der Arbeiten, sagte Space.com. „Normalerweise haben wir ein oder zwei Jahre Vorwarnung, aber niemand hat es gesehen [this release] Kommt um diese Zeit.“
Galerie: Die ersten Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops
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Das Galaxis Der SMACS J0723.3-7327-Haufen, kurz SMACS J0723 genannt, gehört zu einer Gruppe von Galaxienhaufen, die von Webb für verschiedene Gravitationslinsen-Durchmusterungen abgebildet wurden. Darüber hinaus, so Frye, sei an SMACS J0723 nichts Außergewöhnliches gewesen – bis jetzt.
Schön gewählt [to be one of the first images] Weil es ein relativ unbekanntes Ziel war.“
Gravitationslinse Ein Phänomen, bei dem die Schwerkraft eines sehr massiven Objekts dazu führt, dass sich der Raum in eine ähnliche Form wie eine optische Linse krümmt, wodurch das Licht von allem, was sich hinter der Linse befindet, verzerrt und in seiner Helligkeit verstärkt wird. Galaktische Haufen sind besonders effektive Linsen, weil sie eine enorme Menge an Masse (im Fall von SMACS J0723 etwa 100 Billionen Sonnenmassen) in einem relativ kompakten Volumen mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 5 Millionen Lichtjahren enthalten .
Frühere Umfragen durchgeführt von Hubble-Weltraumteleskop und im Ruhestand Weltraumobservatorium Herschel Sie fanden einige linsenförmige Bilder von Hintergrundgalaxien in ihrer SMACS J0723-Beobachtung. Aber Webb bringt die Forschung auf eine ganz neue Ebene.
Das Frye-Team unter der Leitung des Doktoranden Massimo Pascal von der University of California, Berkeley, entdeckte 42 neue Linsenbilder im Hintergrund des neuen Deep-Field-Bildes. Gravitationslinsen können mehrere Bilder derselben Galaxie erstellen, sodass diese 42 Bilder 19 einzelne Galaxien darstellen. Ein anderes Team unter der Leitung von Gabriel Caminha vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Deutschland zählte 27 Bilder mit einem neuen Objektiv.
Was auch immer das Endergebnis sein mag, diese linsenförmigen Bilder ermöglichen es Wissenschaftlern, die Karte, wie Materie sichtbar und sichtbar ist, zu verfeinern dunkel – Verteilt in der SMACS J0723-Serie, wodurch die Form der Linse gestaltet wird. Eine der neuen Arbeiten eines Teams unter der Leitung von Guillaume Mahler von der Durham University kommt zu dem Schluss, dass der größte Teil der Masse in der hellsten und massereichsten Galaxie des Haufens konzentriert ist.
„Unsere Modelle beschreiben nicht nur die Masse, sondern wir können sie auch verwenden, um die Vergrößerung dieser Linsenbilder zu beschreiben“, sagte Pascal gegenüber Space.com.
Derzeit ist die am weitesten entfernte bestätigte Galaxie ein entferntes Objekt, das als bekannt ist GN-z11die eine Rotverschiebung von 11,09 hat, was bedeutet, dass wir sie so sehen, wie sie vor 13,4 Milliarden Jahren war, also nur 400 Millionen Jahre später die große Explosion. („Rotverschiebung“ bezieht sich auf die Wellenlängenstreckung von Licht, die auftritt, wenn das Universum zwischen einem entfernten Objekt und dem Betrachter gestreckt wird. Je höher der Rotverschiebungsfaktor, desto weiter entfernt ist die Lichtquelle.)
Der am weitesten entfernte Kandidat ist HD1, das bei einer Rotverschiebung von 13 nachgewiesen wurde, erscheint uns so, wie es nur 300 Millionen Jahre nach dem Urknall war. und vor kurzem, Frühe Ergebnisse von Web Es identifizierte eine weitere Rotverschiebungs-13-Kandidatengalaxie namens GLASS-z11. Astronomen haben jedoch weder die Rotverschiebung von HD1 noch von GLASS-z11 bestätigt.
Es wird erwartet, dass Webb diese beiden Rotverschiebungsrekorde brechen wird, obwohl noch nicht identifiziert wurde, welche der in SMACS J0723 gesehenen Linsengalaxien jenseits von Gn-z11 oder HD1 liegen. Pascal und Frey interessieren sich für die Kartierung eines Phänomens, das als „kritische Kurve“ bezeichnet wird, weil eine Gravitationslinse entlang dieser Kurven die größte Vergrößerungskraft aufbringt und Astronomen die besten Sichtchancen haben Die ersten Galaxien.
„Die typische Vergrößerung im Linsencluster beträgt fast das Zehnfache, was nicht ausreicht, um die ersten Galaxien zu sehen“, sagte Frey. „Aber wenn wir in die Nähe der kritischen Kurve schauen, werden die Dinge hundert- oder sogar tausendfach vergrößert.“
Stellen Sie sich eine kritische Kurve wie die Konturlinien auf einer topografischen Karte einer Oberfläche vor ein Land. Je mehr diese Konturlinien gruppiert werden, desto höher steigt jeder gegebene Punkt auf der Oberfläche an. Ebenso ist die kritische Kurve dort, wo die Konturlinien der Gravitationspotentiale zusammenlaufen, und je mehr davon vorhanden sind, desto größer ist die Stärke dieses Potentials und die damit verbundene Vergrößerung. Die Position und Form der Bilder mit einem Objektiv können einen Hinweis darauf geben, wo sich die kritische Kurve befindet.
„Letztendlich wollen wir direkt entlang der kritischen Kurve schauen, wo die Vergrößerung höher ist, und dort werden wir die Galaxien mit der höchsten Rotverschiebung finden“, sagte Frey.
Aus diesem Grund konzentriert sich Webbs erstes Trio neuer Arbeiten zum Thema Deep Field auf die Modellierung der Menge und Verteilung von Materie in der Vordermasse und damit auf die Form der Linse und die Position der kritischen Kurve.
Die Modellierung kann uns jedoch auch etwas über die Geschichte des Galaxienhaufens erzählen.
„Wir fanden, dass die Gesamtverteilung etwas länger war als erwartet“, sagte Pascal. „Vielleicht sagt das etwas darüber aus Geschichte der Cluster-Fusionund wir können das extrapolieren und etwas über die Bildung des Blocks als Ganzes lernen, was in einer sehr chaotischen Umgebung passiert Schwere Von all diesen Galaxien ziehen sich gegenseitig an.“
Der unmittelbar nächste Schritt für das Team von Pascal, Frey und die beiden anderen Autoren der Veröffentlichungen besteht darin, dem Peer-Review-Prozess zu folgen, um diese Ergebnisse in wissenschaftlichen Zeitschriften zu veröffentlichen. Darüber hinaus warten Daten von NIRISS (Near Infrared Imager and Slit Spectrometer) darauf, analysiert zu werden und sollen Wissenschaftlern dabei helfen, die spektrale Rotverschiebung linsenförmiger Galaxien zu bestimmen und zu sehen, wie weit sie entfernt sind. (Das Tieffeldbild wurde von NIRCam, der Nahinfrarotkamera, aufgenommen.)
„Bevor Webb ihn filmte, war SMACS J0723 nicht der Star der Show“, sagte Pascal. „Jetzt gibt es plötzlich Papier um Papier, das wirklich davon spricht, wie mächtig das Webb Web ist, um Dinge zu enthüllen, die wir vorher nicht sehen konnten.“
Die erste Version des Pascal- und Free-Papiers kann gefunden werden hier drüben. Die anderen beiden Karten sind verfügbar hier drüben Und die hier drüben.
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