Tyrėjų komanda skelbia dokumentą, pagrįstą naujais Webb kosminio teleskopo užfiksuotais vaizdais. Vaizdai atskleidžia tankią materijos koncentraciją ankstyvojoje visatoje, o tai gali rodyti ankstyvą galaktikų spiečiaus formavimosi stadiją. Dėl esamo spektrometro Webbas galėjo patvirtinti, kad daugelis galaktikų, kurias anksčiau vaizdavo Hablo, taip pat buvo klasterio dalis. Jis netgi stebėjo didžiausios egzistuojančios galaktikos išmetamų dujų srautą.

spektro brėžinys

Pagrindiniai šio darbo įrenginiai yra NIRSpec, ir artimas infraraudonųjų spindulių spektrometras Tai yra Webb įrankių rinkinio dalis. Nors pats įrankis yra gana pažangus, jis veikia pagal svarbius principus, kad galėtų valdyti tokius dalykus kaip mobiliojo telefono kamera.

Šiose vartotojų kamerose jutikliai registruoja trijų skirtingų matomo spektro sričių ryškumą: raudoną, žalią ir mėlyną. Gauti vaizdai sukuriami sujungiant šią informaciją, o skirtingos vaizdo sritys turi skirtingą kiekvienos iš šių spalvų intensyvumą.

Spektrofotometras taip pat veikia sekdamas šviesos intensyvumą ribotoje spektro srityje. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad vaizdo spektro segmentai yra daug mažesni už visą spalvų diapazoną, pvz., mėlyną. Ir šiuo atveju jie visiškai nėra spalvų dalis – visi bangų ilgiai yra infraraudonojoje spektro srityje. Tačiau, kaip ir RGB vaizdai, kuriuos sukuria fotoaparatas, kiekviena spektro dalis gali būti analizuojama atskirai arba sujungta į visą „spalvinį“ vaizdą, apimantį platų spektro diapazoną.

Kodėl spektrofotometras naudingas žiūrint į tolimus objektus? Yra du metodai, kurie buvo svarbūs šiam tyrimui. Pirma, ankstyvosios visatos šviesa pasidaro raudona dėl visatos plėtimosi, kai ji keliauja į Žemę. Taigi energingi fotonai, kurių bangos ilgiai, pavyzdžiui, ultravioletiniai, palaipsniui ištempiami, kol Webbas juos užfiksuoja kaip infraraudonuosius fotonus. Tiksliai žinodami, kiek jie yra ištempti, nurodo atstumą iki objektų, o norėdami tai nustatyti, turime žinoti esamą bangos ilgį. Šią informaciją pateikia spektrometras.

Antroji pagrindinė spektrometro galimybė yra judančių medžiagų sekimas. Visi elementai turi tam tikrų bangų ilgių, kuriais skleidžiama šviesa, rinkinį. Bet jei jie juda stebėtojo atžvilgiu, tas bangos ilgis yra raudonas arba mėlynas dėl Doplerio efekto, šiek tiek keičiantis bangos ilgį (šis poveikis būtų papildomas prie raudonojo poslinkio, kurį sukelia atstumas). Taigi, nustatę konkretaus elemento emisijas ir matydami, kaip jie pasislenka, galime stebėti tų atomų judėjimą net dideliais atstumais.

Aktyvi galaktika tankiame spiečiuje

Naujam darbui Webbas buvo nukreiptas į vadinamąjį kvazarą arba aktyvų galaktikos branduolį. Jis neįtikėtinai ryškus dėl visos šviesos, susidariusios kaip medžiaga, sukasi aplink supermasyvias juodąsias skyles galaktikų centre. Šiuo atveju kvazaras, vadinamas J1652, buvo identifikuotas kaip labai raudonos spalvos, o tai rodo, kad jo šviesa stipriai pasikeitė į raudoną, todėl matysime jį tokį, koks jis buvo ankstyvojoje visatoje.

Webb vaizdas patvirtino, kad J1652 raudona spalva atsirado dėl didelio raudonojo poslinkio; Raudonojo poslinkio vertė buvo z ≈ 3, o tai reiškia, kad galaktika egzistavo daugiau nei prieš 11 milijardų metų. Manoma, kad tai buvo kritinis galaktikos evoliucijos metas, kai supermasyvių juodųjų skylių skleidžiamos didžiulės energijos iš galaktikos ėmė išstumti žvaigždes formuojančią medžiagą, nutraukdamos žvaigždžių formavimąsi.

Kitas ryškus spektroskopijos duomenų rezultatas yra tas, kad mažiausiai trys kiti objektai, aptikti tame pačiame Hablo vaizdų regione, turi tokį patį raudonąjį poslinkį. Tai reiškia, kad jos yra papildomos galaktikos, esančios arti J1652. Atsižvelgiant į tai, kad visas vaizduojamas regionas apima 85 000 šviesmečių, tai reiškia labai didelę galaktikų koncentraciją. (Palyginimui, Paukščių Tako skersmuo yra daugiau nei 100 000 šviesmečių, nors jis yra daug didesnis nei šios ankstyvosios galaktikos.)

Webb duomenys ne tik patvirtino atstumus, bet ir leido tyrėjams sekti jonizuotus deguonies atomus, kurie skleidžiami atitinkamu bangos ilgiu. Šiuose duomenyse matomi raudoni ir mėlyni poslinkiai rodo, kad kvazaras skleidžia medžiagą maždaug link Žemės ir priešinga kryptimi, o tai atitinka du purkštukus, kurie dažnai susidaro iš juodųjų skylių. Didelis išmestos medžiagos kiekis taip pat atitinka idėją, kad kvazarų formavimasis gali sustabdyti žvaigždžių formavimąsi sprogdinant žaliavą.

Tačiau tyrėjus labiau domina itin didelis galaktikų tankis bendrame regione. Remdamiesi esamos medžiagos kiekiu, mokslininkai ekstrapoliavo tamsiosios materijos kiekį ir padarė išvadą, kad tai yra tokia tanki visatos sritis, kokią iki šiol įsivaizdavome, o tai, jų manymu, yra dviejų skirtingų medžiagų susiliejimo produktas. . auros;

arXiv failą. Abstraktus numeris: 2210.10074 (Apie arXiv). Skelbti Astrophysical Journal Letters.