James Webb, teleskopla ortaya çıkarılan ilk gökada alanı olan SMACS 0723 gökada kümesinin önünde. James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan erken sonuçlar, mevcut kozmik modellere meydan okuyan şaşırtıcı derecede büyük erken galaksileri ortaya çıkardı. Kredi: NASA, ESA, CSA, STScI
dan ilk sonuçlar James Webb Uzay Teleskobu Galaksilere o kadar erken ve o kadar büyük işaretler verdiler ki, Evrendeki yapının oluşumuna ilişkin anlayışımızla gerilim içindeler. Bu gerilimi hafifletebilecek çeşitli açıklamalar önerilmiştir. Ancak şimdi Kozmik Şafak Merkezi’nden yapılan yeni bir çalışma, daha önce bu kadar erken dönemlerde çalışılmamış bir etkiyi öne sürüyor ve galaksilerin daha da büyük olabileceğini gösteriyor. James Webb Uzay Teleskobu’nun ilk sonuçlarını takip ediyorsanız, muhtemelen ilk galaksilerin gözlemleriyle ilgili en önemli sorunu duymuşsunuzdur:
İlk görüntülerin yayınlanmasından birkaç gün sonra ve sonraki aylarda art arda, her zamankinden daha uzak gökadalara ilişkin yeni raporlar ortaya çıktı. Rahatsız edici bir şekilde, galaksilerin birçoğu “çok büyük” görünüyordu. Evrenin yapısı ve evrimine ilişkin şu anda kabul edilen uyum modelimizden, sözde ΛCDM modelibu kadar çok yıldız oluşturacak zamanları olmamalıydı. ΛCDM kutsal, yok edilemez bir Kâse olmasa da, bir paradigma değişikliği iddiasında bulunmadan önce beklemek için birçok neden: Galaksileri gördüğümüz ölçülen dönemler hafife alınabilir.
Yıldız kütleleri fazla tahmin edilebilir. Ya da sadece şanslı olabilirdik ve bir şekilde o zamanlar en büyük galaksileri keşfedebilirdik. Ama şimdi Clara Giménez Arteaga, Ph.D. Kozmik Şafak Merkezi öğrencisi, gerilimi daha da artırabilecek bir etki önerir: Özünde, bir galaksinin yıldız kütlesi, galaksinin yaydığı ışık miktarı ölçülerek ve bu miktarı yaymak için kaç yıldıza ihtiyaç duyulduğu hesaplanarak tahmin edilir. Genel yaklaşım, tüm galaksiden gelen birleşik ışığı dikkate almaktır. Bununla birlikte, James Webb ile gözlemlenen beş gökada örneğine daha yakından bakan Giménez Arteaga, gökadanın büyük bir yıldız bloğu olarak değil, birden fazla kümeden oluşan bir varlık olarak kabul edilmesi durumunda farklı bir tablonun ortaya çıktığını buldu.
SMACS Gökada Kümesi SMACS 0723 gökada kümesini ve çevresini gösteren bu görüntü, Temmuz 2023’te James Webb Uzay Teleskobu’ndan yayınlanan ilk görüntüydü. zaman. Bu galaksilerin dikkatli bir analizi, bir galaksiyi çözemezsek, yıldızlarının toplam kütlesini ciddi şekilde hafife alabileceğimizi ortaya koyuyor. İmaj kredisi: NASA, ESA, CSA, STScI / Giménez-Arteaga ve diğerleri. (2023), Peter Laursen (Kozmik Şafak Merkezi).
Giménez Arteaga, “James Webb’in çektiği görüntülerden yıldız kütlelerini hesaplamak için standart prosedürü kullandık, ancak tüm galaksiye bakmak yerine piksel piksel bazında,” diye açıklıyor Giménez Arteaga. “Prensipte, sonuçların aynı olması beklenebilir: Her pikselin kütlesini hesaplamaya ve tüm bireysel yıldız kütlelerini toplamaya karşı, tüm piksellerden gelen ışığı toplayıp toplam yıldız kütlesini bulmak. Ama değiller.” Aslında, çıkarılan yıldız kütlelerinin şimdi on kat daha büyük olduğu ortaya çıktı.
Aşağıdaki şekil, yıldız kütleleri her iki yöntemle belirlenen beş gökadayı göstermektedir. İki farklı yaklaşım üzerinde anlaşmaya varılsaydı, tüm galaksiler “Aynı” adlı eğik çizgi boyunca uzanırdı. Ama hepsi bu çizginin üzerinde yatıyor. Öyleyse yıldız kütlelerinin çok daha büyük olmasının nedeni nedir? Giménez Arteaga şöyle açıklıyor: “Yıldız popülasyonları, bir yanda küçük ve sönük yıldızlar ile diğer yanda parlak, büyük kütleli yıldızların karışımıdır. Birleşik ışığa bakarsak, parlak yıldızlar soluk yıldızları tamamen gölgede bırakma eğiliminde olacak ve onları fark edilmeden bırakacaktır. Analizimiz, parlak, yıldız oluşturan kümelerin toplam ışığa hakim olabileceğini, ancak kütlenin büyük kısmının daha küçük yıldızlarda bulunduğunu gösteriyor.” Yıldız kütlesi, bir galaksiyi karakterize etmek için kullanılan ana özelliklerden biridir ve Giménez-Arteaga’nın sonucu, galaksileri çözebilmenin önemini vurgulamaktadır.
Ancak en uzak ve soluk olanlar için bu her zaman mümkün olmuyor. Etki daha önce çalışıldı, ancak Evren tarihinde yalnızca çok daha sonraki dönemlerde. Bu nedenle bir sonraki adım, yüksek çözünürlük gerektirmeyen ve “gerçek” yıldız kütlesi ile ilişkili olan imzaları aramaktır. “Çok daha sonraki dönemlerde yapılan diğer çalışmalar da bu tutarsızlığı buldu. Eğer etkinin daha önceki dönemlerde ne kadar yaygın ve şiddetli olduğunu belirleyebilir ve ölçebilirsek, erken Evren’deki gökadaları incelemenin ana zorluklarından biri olan uzak gökadaların güçlü yıldız kütleleri çıkarımını yapmaya daha yakın olacağız.” Clara Giménez Arteaga. Araştırma yeni yayınlandı Astrofizik Dergisi.
Referans: “Spatially Resolved Properties of Galaxies at 5 < z < 9 in the SMACS 0723 JWST ERO Field" yazan Clara Giménez-Arteaga, Pascal A. Oesch, Gabriel B. Brammer, Francesco Valentino, Charlotte A. Mason, Andrea Weibel, Laia Barrufet, Seiji Fujimoto, Kasper E. Heintz, Erica J. Nelson, Victoria B. Strait, Katherine A. Suess ve Justus Gibson, 16 Mayıs 2023, Astrofizik Dergisi.
Onlar çok büyük.
Yakın bakış
gölgede kaldı
DOI: 10.3847/1538-4357/acc5ea