Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), οι αστρονόμοι ανακάλυψαν αστρικά σμήνη στο τόξο των «κοσμικών πολύτιμων λίθων» που υπήρχαν μόλις 460 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτό αντιπροσωπεύει την πρώτη ανακάλυψη αστρικών σμηνών σε έναν νεογέννητο γαλαξία, όπως συνέβαινε όταν το σύμπαν ηλικίας 13,8 δισεκατομμυρίων ετών ήταν λιγότερο από 500 εκατομμύρια χρόνια.
Το Cosmic Gem Arc, που ανακαλύφθηκε αρχικά από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και επίσημα ονομάστηκε SPT0615-JD1, είναι ένας βρεφικός γαλαξίας με βαρυτικό φακό περίπου 13,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Αυτό σημαίνει ότι το φως από αυτόν τον γαλαξία, που φαίνεται από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ταξιδεύει στη Γη για περίπου το 97% της ζωής του σύμπαντος.
Η διεθνής ομάδα αστρονόμων πίσω από την ανακάλυψη βρήκε πέντε ογκώδη νεαρά αστρικά σμήνη στο τόξο των κοσμικών πολύτιμων λίθων. Αυτά τα σμήνη υπήρχαν κατά τη διάρκεια μιας περιόδου όπου οι νέοι γαλαξίες υφίσταντο έντονες εκρήξεις σχηματισμού αστεριών και εξέπεμπαν τεράστιες ποσότητες υπεριώδους φωτός. Αυτή η ακτινοβολία μπορεί να είναι υπεύθυνη για την ενεργοποίηση μιας από τις δύο κύριες φάσεις στην εξέλιξη του σύμπαντος: την εποχή του κοσμικού επαναιονισμού.
Η μελέτη αυτών των σμηνών πέντε αστέρων μπορεί να διδάξει στους αστρονόμους πολλά για αυτήν την πρώιμη περίοδο στο σύμπαν.
Σχετίζεται με: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb κατασκοπεύει την αστρική συμπεριφορά που δεν έχει ξαναδεί σε ένα μακρινό νεφέλωμα (βίντεο, φωτογραφία)
«Ήταν μια απίστευτη έκπληξη και έκπληξη όταν ανοίξαμε τις εικόνες του JWST για πρώτη φορά», δήλωσε η Angela Adamo από το Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης και το Oscar Klein Center στη Σουηδία, επικεφαλής της ομάδας. είπε σε δήλωσή του. «Είδαμε μια μικρή σειρά από φωτεινές κουκκίδες που αντανακλώνται από τη μία πλευρά στην άλλη – αυτοί οι κοσμικοί πολύτιμοι λίθοι είναι αστρικά σμήνη χωρίς το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, δεν θα ξέραμε ότι κοιτούσαμε αστρικά σμήνη σε έναν τόσο νεαρό γαλαξία!»
Τα πρόσφατα ανακαλυφθέντα αστρικά σμήνη στο Κοσμικό Τόξο Πολύτιμων Λίθων είναι αξιοσημείωτα λόγω της τεράστιας και πυκνής φύσης τους. Η πυκνότητα των σμηνών πέντε αστέρων είναι πολύ μεγαλύτερη από την πυκνότητα των κοντινών αστρικών σμηνών.
Ένα χέρι βοήθειας από τον Αϊνστάιν
Η εποχή του επαναιονισμού είναι πολύ σημαντική επειδή ήταν η φάση κατά την οποία οι πρώτες πηγές φωτός στο σύμπαν -πρώιμοι γαλαξίες, αστέρια και υπερμεγέθη κβάζαρ που κινούνταν από μαύρες τρύπες- παρείχαν την ενέργεια που χώριζε τα ηλεκτρόνια μακριά από το ουδέτερο υδρογόνο που γέμιζε το σύμπαν .
Τα πρόσφατα ανακαλυφθέντα αστρικά σμήνη βρίσκονται σε μια πολύ μικρή περιοχή του γαλαξία του, αλλά είναι υπεύθυνα για το μεγαλύτερο μέρος του υπεριώδους φωτός που προέρχεται από αυτόν τον γαλαξία, που σημαίνει ότι σμήνη σαν αυτά μπορεί να ήταν ο κύριος οδηγός επαναιονισμού.
Μελετώντας τον επαναιονισμό, οι επιστήμονες μπορούν να μάθουν περισσότερα για τις διαδικασίες που σχηματίζουν δομές μεγάλης κλίμακας στο σύμπαν. Αυτό θα μπορούσε να αποκαλύψει πώς η εξαιρετικά ομαλή κατανομή της ύλης κατά τις πρώιμες κοσμικές εποχές έδωσε τη θέση της στο εξαιρετικά οργανωμένο σύμπαν των γαλαξιών (και των σμηνών γαλαξιών) που βλέπουν οι αστρονόμοι σε μεταγενέστερες κοσμικές εποχές.
Πιο συγκεκριμένα, αυτά τα πέντε πρώιμα αστρικά σμήνη μπορούν να εξηγήσουν πού σχηματίστηκαν τα αστέρια και πώς κατανεμήθηκαν κατά τη δημιουργία του σύμπαντος. Η ομάδα μελέτης λέει ότι αυτό παρέχει μια μοναδική ευκαιρία να μελετηθεί ο σχηματισμός των άστρων καθώς και η εσωτερική λειτουργία των εκκολαπτόμενων γαλαξιών σε μια άνευ προηγουμένου απόσταση.
«Η απίστευτη ευαισθησία και η γωνιακή ανάλυση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb σε μήκη κύματος κοντά στο υπέρυθρο, σε συνδυασμό με τον βαρυτικό φακό που παρέχεται από το τεράστιο σμήνος γαλαξιών στο προσκήνιο, κατέστησαν δυνατή την ανίχνευση αυτού», δήλωσε ο Larry Bradley, κύριος ερευνητής για το πρόγραμμα παρατήρησης. κατέγραψε τα δεδομένα, είπε αυτή η ανακάλυψη. . «Κανένα άλλο τηλεσκόπιο δεν μπορεί να κάνει αυτή την ανακάλυψη».
Για να δει αυτά τα μακρινά αντικείμενα όπως ήταν στο πρώιμο σύμπαν, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb χρησιμοποιεί μια αρχή από τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν το 1915: τη γενική σχετικότητα.
Η γενική σχετικότητα προτείνει ότι τα αντικείμενα με μάζα παραμορφώνουν τον ιστό του χώρου και του χρόνου, τα οποία συνδυάζονται ως μια τετραδιάστατη οντότητα που ονομάζεται «χωροχρόνος». Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραμόρφωση του χωροχρόνου που προκαλεί.
Όταν το φως από πηγές φόντου διέρχεται από αυτή τη συστροφή, η διαδρομή του γίνεται καμπύλη. Όσο πιο κοντά είναι το φως στο στραβό αντικείμενο, τόσο πιο κυρτή γίνεται η διαδρομή του. Ως αποτέλεσμα, το φως από ένα μεμονωμένο αντικείμενο μπορεί να φτάσει σε έναν παρατηρητή, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, περισσότερες από μία φορές και σε διαφορετικούς χρόνους.
Αυτό σημαίνει ότι οι πηγές φωτός μπορούν να εμφανιστούν σε πολλά σημεία στην ίδια εικόνα, να μετακινηθούν οι θέσεις τους σε εμφανείς θέσεις ή, πιο χρήσιμο, να ενισχυθεί το φως τους. Το τελευταίο φαινόμενο ονομάζεται «βαρυτικός φακός», όπου το αντικείμενο μεταξύ ενός απομακρυσμένου αντικειμένου φόντου και της Γης ονομάζεται «αντικείμενο φακού».
Σε αυτήν την περίπτωση, το αντικείμενο με φακό είναι ένα σμήνος γαλαξιών με φακό που ονομάζεται SPT-CL J0615−5746 και τα αντικείμενα φόντου είναι οι κοσμικοί πολύτιμοι λίθοι και τα αστρικά σμήνη τους και δύο μακρινοί γαλαξίες με φακό.
«Το ιδιαίτερο με το Cosmic Jewel Arc είναι ότι χάρη στον βαρυτικό φακό, μπορούμε πραγματικά να επιλύσουμε τον γαλαξία σε κλίμακες παρσέκ!» είπε ο Adamo.
Πώς ταιριάζουν τα σφαιρικά σμήνη μεταξύ τους;
Μια πολλά υποσχόμενη μελέτη παρακολούθησης που προήλθε από τις παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb για πρώιμα αστρικά σμήνη αφορά τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται οι διατάξεις των αστεριών, που ονομάζονται «σφαιρικά σμήνη». Όπως βλέπουμε στον δικό μας γαλαξία, τον Γαλαξία μας, τα σφαιρικά σμήνη είναι αρχαία απομεινάρια έντονων εκρήξεων σχηματισμού άστρων στο πρώιμο σύμπαν.
Οι επιστήμονες δεν είναι απολύτως σίγουροι πώς αυτά τα σφιχτά συσκευασμένα, βαρυτικά δεσμευμένα σφαιρικά σμήνη αστεριών ενώνονται, αλλά μπορεί να είναι σημαντικό ότι τα ογκώδη, πυκνά νεαρά αστρικά σμήνη στο κοσμικό τόξο πολύτιμων λίθων είναι τα πρώιμα στάδια του σχηματισμού σφαιρωτού σμήνος. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσαν να παρέχουν ένα απίστευτα χρήσιμο παράθυρο στα πρώιμα στάδια της γέννησης σφαιρικού σμήνου.
Αυτά τα σμήνη πέντε αστέρων μπορούν επίσης να βοηθήσουν στην κατανόηση άλλων πτυχών της κοσμικής εξέλιξης.
«Οι υψηλές αστρικές πυκνότητες που βρέθηκαν στα σμήνη μας παρέχουν την πρώτη ένδειξη των διεργασιών που συμβαίνουν μέσα σε αυτά, δίνοντας νέες γνώσεις για τον πιθανό σχηματισμό αστεριών πολύ μεγάλης μάζας και τους σπόρους των μαύρων οπών, που είναι και οι δύο σημαντικοί για την εξέλιξη των γαλαξιών. .» Αυτός είπε.
Η μελέτη του Cosmic Jewel Arc θα συνεχιστεί με την ομάδα πίσω από αυτήν την έρευνα να σχεδιάζει ήδη να παρατηρήσει αυτόν τον πρώιμο γαλαξία χρησιμοποιώντας τα όργανα Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec) και Mid-Infrared Instrument (MIRI) της JWST κατά τη διάρκεια του τρίτου κύκλου των λειτουργιών $10 του διαστημικού τηλεσκοπίου Δισεκατομμύρια δολάρια. .
«Οι παρατηρήσεις NIRSpec θα μας επιτρέψουν να επιβεβαιώσουμε την ερυθρή μετατόπιση του γαλαξία και να μελετήσουμε την υπεριώδη εκπομπή των αστρικών σμηνών, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη των φυσικών τους ιδιοτήτων με περισσότερες λεπτομέρειες», είπε ο Bradley. «Οι παρατηρήσεις MIRI θα μας επιτρέψουν να μελετήσουμε τις ιδιότητες του ιονισμένου αερίου».
Αυτές οι φασματοσκοπικές παρατηρήσεις θα πρέπει να αποκαλύψουν πόσο έντονος είναι ο σχηματισμός άστρων στις ενεργές θέσεις αυτού του νεαρού γαλαξία.
Οι αστρονόμοι πίσω από αυτή τη μελέτη σκοπεύουν τώρα να μελετήσουν και άλλους γαλαξίες για να αναζητήσουν αστρικά σμήνη παρόμοια με αυτά τα πέντε.
«Είμαι βέβαιος ότι υπάρχουν και άλλα συστήματα όπως αυτό που περιμένουν να ανακαλυφθούν στο πρώιμο σύμπαν, επιτρέποντάς μας να προωθήσουμε την κατανόησή μας για τους πρώιμους γαλαξίες», δήλωσε το μέλος της ομάδας Eros Vanzella από το Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (INAF).
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε τη Δευτέρα (24 Ιουνίου) στο περιοδικό Nature.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”