Новые наблюдения являются частью CECILIA, которая расшифровывается как химическая эволюция, ограниченная использованием ионизированных линий в межзвездных полярных сияниях. С помощью прибора NIRSpec от JWST были изучены спектры 33 галактик с z ~ 1-3. Это примерно соответствует 2-3 миллиардам лет после Большого взрыва. Но, что интересно, спектры не изучались по отдельности; вместо этого исследователи объединили 23 из них в один составной спектр.
“Это размывает детали отдельных галактик, но дает нам лучшее представление об обычной галактике. Это также позволяет нам видеть более слабые черты”, - сказала Эллисон Стром из Северо-Западного университета. Стром является ведущим автором новой статьи, представляющей результаты СЕСИЛИИ. “Это значительно глубже и детальнее, чем любой спектр галактик, который мы могли бы собрать с помощью наземных телескопов за этот период истории Вселенной”.
“Мы пытаемся понять, как галактики росли и менялись на протяжении 14 миллиардов лет космической истории”, - сказал Стром. “Используя JWST, наша программа нацелена на галактики-подростки, когда они переживали беспорядочный период скачков роста и изменений. У подростков часто бывает опыт, который определяет их траекторию во взрослую жизнь. Для галактик это то же самое. ”
Эта работа основана на областях звездообразования в этих галактиках-подростках. Активное звездообразование производит много света. Этот свет создает выбросы туманностей. “Эмиссионные линии туманностей, берущие начало в областях звездообразования галактик, являются одними из самых мощных инструментов, доступных для исследования физических условий в галактиках при всех красных смещениях”, - пишут авторы.
Излучение туманностей имеет спектральные линии, похожие на ДНК галактик. Изучение этого “химического отпечатка” в галактиках-подростках дает исследователям представление о том, как образовались галактики и как будет выглядеть их будущая эволюция. Формирование и эволюция галактик - горячая тема в космической науке, а “Галактики во времени" - одна из главных научных задач JWST.
Объединив спектры нескольких галактик-подростков, исследователи получили сверхглубокий составной спектр. Спектр содержал химические признаки восьми различных элементов: водорода, гелия, азота, кислорода, кремния, серы, аргона и никеля. В астрономии все элементы тяжелее водорода и гелия называются металлами. Обнаружение металлов в галактиках не является чем-то необычным. Но присутствие никеля вызывает удивление.
“Даже в самых смелых мечтах я не мог представить, что мы увидим никель”, - сказал Стром. “Даже в соседних галактиках люди этого не наблюдают. В галактике должно присутствовать достаточное количество элемента и быть подходящие условия для его наблюдения. Никто никогда не говорит о наблюдении никеля. Элементы должны светиться в газе, чтобы мы могли их увидеть. Итак, чтобы мы могли увидеть никель, в звездах внутри галактик может быть что-то уникальное ”.
Галактики СЕСИЛИЯ также удивительно горячие. Что именно температура и присутствие никеля говорят нам об этих галактиках, еще предстоит определить. Но температура и химический состав связаны, и оба открытия подтверждают важный момент, который JWST неоднократно подчеркивал с тех пор, как начал наблюдения.
“Это просто дополнительное свидетельство того, насколько разными, вероятно, были галактики, когда были моложе”, - сказал Стром. “В конечном счете, тот факт, что мы видим более высокую характерную температуру, является просто еще одним проявлением их различной химической ДНК, потому что температура и химический состав газа в галактиках неразрывно связаны”.
Как и ожидалось, JWST ведет нас к новому пониманию того, как формируются и развиваются галактики и какие типы химического состава они содержат. Это лишь один из результатов космического телескопа, который заставляет нас пересмотреть некоторые из наших теорий. Он уже обнаружил самую старую и самую удаленную из известных, подтвержденную спектроскопически галактик. Также были обнаружены ранние галактики, которые более полностью сформированы, чем мы предполагали. Также были обнаружены большие спиральные галактики, которые сформировались 11 миллиардов лет назад, намного раньше, чем мы думали.
Но за всеми этими сюрпризами стоят сложность и новизна данных JWST. Как показывает это исследование, данные могут раскрыть даже больше, чем думали ученые, при анализе новыми способами.
“Глубокие наблюдения, подобные тем, которые были получены в рамках CECILIA и изложены здесь, будут иметь решающее значение для разработки и тестирования новых инструментов, необходимых для точной интерпретации этого богатства данных”, - пишут исследователи в своей статье.
“JWST по-прежнему является очень новой обсерваторией”, - сказал Райан Трейнор, соавтор статьи и адъюнкт-профессор физики в колледже Франклина и Маршалла. “Астрономы по всему миру все еще пытаются найти наилучшие способы анализа данных, которые мы получаем с телескопа”.
Если CECILIA является каким-либо показателем того, что могут выявить новые методы анализа данных JWST, то изучение галактик телескопом будет только интереснее.
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
На изображении:
Свет от 23 далеких галактик, обозначенных красными прямоугольниками на изображении космического телескопа "Хаббл" вверху, был объединен, чтобы зафиксировать невероятно слабое излучение восьми различных элементов, которые обозначены в спектре JWST внизу. Хотя ученые регулярно находят эти элементы на Земле, астрономы редко, если вообще когда-либо, наблюдают многие из них в отдаленных галактиках, особенно никель.
Изображение предоставлено: Аарон М. Геллер, Северо-западный университет, CIERA + IT-RCDS
Дополнительные материалы
