ウェッブの新しい写真は銀河群集の形成を照らす

研究者チームは、ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えた新しい画像に基づいた論文を発表しています。 これらの画像は、初期の宇宙に物質が密集していることを示しており、銀河団の形成の初期段階を示している可能性があります。 既存の分光計のおかげで、Webb は、ハッブルによって以前に画像化された銀河の多くがクラスターの一部でもあることを確認することができました。 現存する最大の銀河から放出されるガスの流れさえも追跡しました。

スペクトル描画

この作業の主なデバイスは NIRSpec であり、 近赤外分光計 これは Webb Toolkit の一部です。 ツール自体は非常に高度ですが、携帯電話のカメラなどを操作するための重要な原則に基づいて動作します。

これらの民生用カメラでは、センサーが可視スペクトルの 3 つの異なる領域 (赤、緑、青) の明るさを記録します。 結果の画像は、この情報を組み合わせて作成され、画像のさまざまな領域がこれらの色ごとに異なる強度を持っています。

分光光度計は、スペクトルの限られた領域で光の強度を追跡することによっても機能します。 主な違いは、画像化されたスペクトルのセグメントが、青などの色の全範囲よりもはるかに小さいことです。 そしてこの場合、それらは色の一部ではありません.すべての波長はスペクトルの赤外領域にあります. ただし、カメラで生成された RGB 画像と同様に、スペクトルの各部分を個別に分析するか、広範囲のスペクトルを含む「カラー」画像全体に組み合わせることができます。

遠くの物体を見るのに分光光度計が役立つのはなぜですか? この研究に重要な 2 つの方法があります。 1つ目は、初期宇宙からの光が地球に移動するにつれて宇宙の膨張により赤くなるということです. そのため、紫外線などの波長を持つエネルギー光子は、Webb によって赤外線光子として記録されるまで、徐々に引き伸ばされます。 それらがどれだけ引き伸ばされているかを正確に知ることは、物体までの距離を教えてくれます。それを決定するには、現在の波長を知る必要があります。 分光計は、この情報を提供します。

分光計が提供する 2 番目の主要な機能は、移動する物質の追跡です。 すべての元素には、光が放射される特定の波長のセットがあります。 しかし、それらが観測者に対して動いている場合、その波長はドップラー効果により赤または青になり、波長がわずかに変化します (この効果は、距離によって引き起こされる赤方偏移に追加されます)。 そのため、特定の元素の放出を特定し、それらがどのように変化するかを確認することで、それらの原子の動きを遠く離れた場所でも追跡できます。

密集したクラスター内の活動銀河

新しい研究のために、ウェッブはいわゆるクエーサー、または活発な銀河コアに向けられました。 信じられないほど明るいのは、銀河の中心にある超大質量ブラック ホールの周りを物質が周回するときに生成されるすべての光のおかげです。 この場合、J1652 と呼ばれるクェーサーは非常に赤い色として識別されました。これは、その光が赤に強く変化したことを示しているため、初期の宇宙のように見えます。

ウェッブの画像は、J1652 の赤色が大きな赤方偏移によるものであることを確認しました。 赤方偏移の値は z ≈ 3 でした。これは、銀河が 110 億年以上前に存在したと見なされていることを意味します。 これは、超大質量ブラックホールから放出された大量のエネルギーが銀河から星形成物質を放出し始め、星形成を終わらせた、銀河の進化における重要な時期であったと考えられています。

分光データのもう 1 つの顕著な結果は、ハッブル画像の同じ領域で検出された少なくとも 3 つの他の天体が同じ赤方偏移を持っているように見えることです。 これは、それらが J1652 に近接した別の銀河であることを意味します。 画像化された領域全体が 85,000 光年に及ぶことを考えると、これは銀河が非常に集中していることを表しています。 (ちなみに、天の川銀河はこれらの初期の銀河よりもはるかに大きいですが、差し渡しが 10 万光年以上あります。)

距離を確認することに加えて、ウェッブのデータにより、研究者は適切な波長で放出されるイオン化された酸素原子を追跡することができました。 これらのデータに見られる赤と青のシフトは、クエーサーが物質を大まかに地球に向けて反対方向に噴出していることを示しており、ブラック ホールからしばしば形成される 2 つのジェットと一致しています。 放出された大量の物質は、クエーサー形成が原材料を吹き飛ばすことによって星形成を終わらせることができるという考えとも一致しています。

しかし、研究者たちは、一般的な領域にある非常に高密度の銀河にもっと興味を持っているようです. 存在する物質の量に基づいて、研究者は暗黒物質の量を推定し、これは私たちがこれまで想像していたのと同じくらい密度の高い宇宙の領域であると結論付けました.2つの異なる物質の融合の産物であると彼らは示唆しています. オーラ;

arXiv ファイル。 抄録番号: 2210.10074 (arXivについて）。 Astrophysical Journal Letters での出版用。