Направи дарение на училище!

На астрономите отне само няколко дни работа над първата публична снимка от телескопа „Джеймс Уеб“, за да разкрият подробности около масивния галактически куп SMACS 0723 и немалък брой по-отдалечени галактики.

Бурното минало на далечен куп галактики и зараждането на нови звезди в една самотна част от вселената са тайните, които разбулва първата снимка, направена от космическата обсерватория.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Масимо Паскале не планирал да работи над галактическия клъстер SMACS 0723, но това се променило веднага щом той и колегите му зърнали блещукащото кълбо от галактики в първата снимка, предоставена от космическия телескоп „Джеймс Уеб“ (James Web Space Telescope, или JWST). „Почувствахме, че веднага трябва да направим нещо“, казва Паскале, астроном в Калифорнийския университет в Бъркли, „не можем да спрем да анализираме данните – толкова е вълнуващо“.

Екипът на Паскале е една от няколкото групи учени, които веднага се заловили за работа, след като получили достъп до първата снимка на телескопа. През първите няколко дни учените изчислили количеството маса в клъстера SMACS 0723, открили бурно събитие в най-близкото му минало и пресметнали колко са стари звездите в галактиките далеч зад него. „Подготвяхме се за това от доста време. Лично аз се готвих години, макар че не съм много възрастен“, споделя Паскале, който е четвърти курс в университета. JWST “наистина ще оформи ново поколение астрономи и нова ера в науката като цяло“, добавя той. 

Сблъсък на галактически купове

Когато снимката на SMAC 0723 е представена на брифинг в Белия дом на 11 юли, основният фокус пада върху изключително отдалечените галактики, които се виждат в дъното ѝ (SN: 7/11/22), но голямата изненада се оказва всъщност в средата на снимката – това е SMAC 0723, галактическо струпване „само“ на около 4,6 милиарда светлинни години от Земята. Неговата маса изкривява светлината така, че галактиките зад клъстера се виждат като през увеличително стъкло, сякаш образите им преминават през телескоп с комически размери.

Светлината от най-отдалечената галактика на тази снимка е започнала пътуването си до нас преди 13,3 милиарда години. „Почти в зората на Вселената“, казва астрофизикът Гийом Малер от университета в Дуръм, Англия, който вече използва снимката като фон в програмата Zoom на компютъра си. Тази снимка обаче може да ни даде много допълнителна информация и за историята на самия клъстер. „Хората често забравят, че той също е много важен“, уточнява Пскале.

И двата екипа – на Псакале и на Малер, започват работата си, като най-напред изследват онези галактики, които изглеждат деформирани или издължени на снимката. Светлината от някои от тях е дотолкова изкривена, че техни образи се появяват на няколко места в кадъра. Проследяването на тези многобройни образи спомага за прецизното определяне на разпределението на масата в рамките на галактическия куп. Това на свой ред позволява да се определи къде купът съдържа тъмна материя – невидимата, мистериозна субстанция, която съставлява по-голямата част от масата във вселената (SN: 9/10/20).

И двата тима са открили, че SMAC 0723 е по-издължен, отколкото е изглеждало при предишни наблюдения. Те също така забелязали слабо сияние вътре в купа, наречено „вътрешноклъстерно сияние“, излъчвано от звезди, които не принадлежат на никоя от галактиките в струпването. Всички тези особености заедно водят до заключението, че галактическият куп се възстановява от скорошен сблъсък с друг такъв. Това гласят независими доклади на двата научни екипа, публикувани на arXiv.org на 14 юли 2022 г.

Един куп от галактики, който дълго време е бил в спокойно положение, трябва да има по-закръглена форма на материята и на вътрешното сияние, докато при SMAC 0723 формата е продълговата. Вероятно звездите, които излъчват вътрешното сияние, са били откъснати от галактиките си благодарение на гравитацията, на която са били подложени по време на сблъсъка. „Два отделни галактически клъстера са се слели и от нашата гледна точка изглежда, че това все още не приключило“, смята Паскале. „Вероятно наблюдаваме самия процес на сливане“, допълва той.

Само на този малък отрязък от първата снимка на телескопа „Джеймс Уеб“ се наблюдават три примера за галактики (маркирани с бели, червени и жълти стрелки), чийто образ се вижда едновременно на няколко места. Гравитацията от галактическия куп в предната част на снимката изкривява светлината от тези галактики така, че те се появяват най-малко на две места едновременно.

Запокитени галактики

„Установяването на точното разпределение на масата на клъстера е от съществено значение за разбиране на особеностите на галактиките, които са зад него“, обяснява Малер. „Трябва да разберем добре степента на увеличение, която галактическият куп предизвиква, за да си дадем сметка какво има зад него“.

Някои учени вече подробно изследват тези галактики. Първите данни от обсерваторията включват не само красиви снимки, но и спектрален анализ, измерване на количеството светлина, което обектите излъчват на различни дължини на вълната. Данните за спектъра позволяват на учените да определят до каква степен светлината от даден обект е била разтеглена, т.е. придвижила се е към инфрачервената част на спектъра, заради разширението на Вселената. Тази информация би могла да разкрие още подробности за химическия състав на галактиките и за възрастта на звездите в тях.

„Основното, което ни пречи да изучаваме как се образуват звездите в галактиките, е качеството на данните“, споделя астрофизикът Адам Карнъл от университета в Единбург. Благодарение на несравнимо по-добрите данни от телескопа „Джеймс Уеб“ обаче той и колегите му са успели да направят нужните изчисления за възрастта на звездите в отдалечените региони. Екипът на Карнъл насочва вниманието си към спектрографските данни броени дни след излизането на първата снимка. Учените измерват инфрачервеното отместване на десет галактики, пет от които са особено отдалечени, като поместват своите доклади в erXiv.org на 18 юли. Една от тях вече е определена като „най-далечната галактика, откривана някога“, а светлината ѝ е излъчена само 500 милиона години след Големия взрив, който е на възраст 13,8 милиарда години. Останалите четири галактики са „светнали“ 1,1 милиарда години след раждането на Вселената.

„И десетте са били сравнително млади, когато са излъчили светлината, уловена от телескопа, уточнява Карнъл, първите им звезди са възникнали само няколко милиона години преди това, което не е особено изненадващо, но е интересно“. „Възможността да разглеждаш всички тези малки, едва видими галактики, ти дава усещане за това, как трябва да изглеждат галактиките, когато в тях започват да се формират звезди“.

Учените се надяват да използват космическата обсерватория „Джеймс Уеб“, за да открият как са се образували най-ранните звезди във вселената, а част от предварителните резултати сочат, че може да успеят скоро.

На 19 юли излязоха научни доклади от други две групи изследователи. В тях се посочва, че галактики, открити в друг клъстер, видим на снимката от „Джеймс Уеб“, може да са възникнали около 300 милиона години след Големия взрив. Една от тях, изглежда, вече е с оформен спирален диск с маса, около милиард пъти тази на Слънцето, което го прави изненадващо „зрял“ за такъв ранен етап от развитието на галактиката. Изобщо цяла група галактики, видима в SMAC 0723, води до предположението, че галактиките с добре оформени дискове са били по-характерни за ранната вселена, отколкото се смяташе преди, когато научният консенсус се обединяваше около мнението, че в началото вместо дискове те са имали само недобре организирани облаци или струпвания на тъмна материя. Това на свой ред означава, че тези дискове може да не са се оформили отвън навътре спрямо центъра на галактиката, а да са възникнали отвътре навън.

„Тези галактики определено са голямо откритие, но нека изчакаме още няколко месеца работа с телескопа, за да видим колко вълнуващи ще изглеждат тогава“, предлага Карнъл. Най-доброто тепърва предстои.

Автор: Лиза Гросман

Източник: https://www.sciencenews.org/article/james-webb-space-telescope-first-image-galaxy-stars-data

Превел: Здравко Минчев

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!