天文学者は、これまで考えられていたよりも多くの銀河が初期の宇宙で形成されたことを示唆しています

銀河団 SMACS 0723-27 とその周辺地域のカラー合成画像のペアは、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡がその早期解放観測 (ERO) を通じて撮影したものです。 ミズーリ大学の Haojing Yan が率いる天文学者チームは、これらの画像のデータを使用して、研究対象の天体を特定しました。 これらには、ビッグバンから約 2 億年から 4 億年後の、宇宙で最も初期の知られている銀河である可能性のある銀河が含まれます。 関心のある各オブジェクトの位置は、カラー画像上の 3 つの異なる色の円 (青、緑、または赤) のいずれかで示されます。 これらの色は、検出された赤方偏移の範囲 (高 (青)、非常に高 (緑)、または非常に高 (赤)) に対応しています。 Haojing Yan と Bangzheng Sun によるグラフィック。 写真提供:NASA、欧州宇宙機関、カナダ宇宙機関、宇宙望遠鏡科学研究所。 クレジット: ミズーリ大学

新しい研究では、ミズーリ大学の Haojing Yan が率いる天文学者のチームが、NASA の James Webb Space Telescope (JWST) Early Release Observations からのデータを使用し、宇宙で最も初期の知られている銀河である可能性がある 87 個の銀河を発見しました。

この発見により、天文学者は、銀河が最初に宇宙に現れたのはいつなのか、つまりビッグバンから約 2 億年から 4 億年後の発見に一歩近づいたと、MU の物理学および天文学の准教授であり、この研究の筆頭著者である Yan 氏は述べています。

「宇宙の初期の部分にこれほど多くの銀河が見つかったことは、銀河形成に関するこれまでの理解を修正する必要があるかもしれないことを示唆しています」と Yan 氏は述べています。 私たちの発見は、これまで考えられていたよりもはるかに早く、多くの銀河が宇宙で形成された可能性があるという最初の兆候を示しています。

この研究では、天文学者は「非常に高い赤方偏移」にある可能性のある銀河を探しました。 ヤン氏によると、天文学における赤方偏移の概念により、天文学者は、銀河などの遠い物体が宇宙でどれだけ離れているかを、それらが発する光の波の色がどのように変化するかを見ることで測定できるとのことです。

「発光源が私たちに向かって移動している場合、光は「圧迫」されており、その短い波長は青色光または青方偏移で表されます」と Yan 氏は述べています。 でもそのソースなら [of light] 私たちから遠ざかると、それが生成する光は「引き伸ばされ」、赤色光または赤方偏移で表されるより長い波長に変化します。」

Yan 氏は、1920 年代後半にエドウィン ハッブルが宇宙が拡大し続けていることを発見したことは、天文学で赤方偏移がどのように使用されているかを理解するための鍵であると述べています。

「ハッブルは、私たちの天の川銀河の外側にある銀河が私たちから遠ざかっていることを確認しました。それらが遠くにあるほど、それらはより速く遠ざかっています」とヤンは言いました. 「これは、距離の概念による赤方偏移に関連しています。銀河などの天体の赤方偏移が高いほど、私たちから遠く離れています。」

したがって、Yan は、非常に高い赤方偏移にある銀河の探索は、天文学者に宇宙の初期の歴史を構築する方法を与えると述べました。

「光の速度は有限であるため、光が距離を移動して到達するには時間がかかります」と Yan 氏は述べています。 たとえば、私たちが太陽を見るとき、現在の姿ではなく、8分ほど前の姿を見ているのです。 .だから、私たちが非常に遠くにある銀河を見ているとき、私たちはずっと前からのそれらの画像を見ている.

この概念を使用して、Yan のチームは JWST によってキャプチャされた赤外線を分析し、銀河を特定しました。

「銀河の赤方偏移が高いほど、光が私たちに到達するのに時間がかかるため、赤方偏移が高いほど、宇宙の初期のビューに対応します」と Yan は言いました。 したがって、より高い赤方偏移の銀河を見ることで、宇宙がずっと前にどのように見えたかの初期のスナップショットを得ることができます.

ヤン氏によると、銀河のような高い赤方偏移 (11 以上) に位置する宇宙の物体は赤外線でしか検出できないため、JWST はこの発見に不可欠でした。 ハッブル宇宙望遠鏡は紫外線から近赤外線までしか見えないため、これは NASA のハッブル宇宙望遠鏡が検出できる範囲を超えています。

「最も強力な赤外線望遠鏡である JWST は、この仕事に適した感度と解像度を備えています」と Yan 氏は述べています。 これらの最初の JWST データ セットがリリースされるまで [in mid-July 2022]、ほとんどの天文学者は、宇宙には赤方偏移11を超える銀河はほとんどないはずだと信じています。少なくとも、私たちの結果はこの見解に挑戦しています。 私たちが使用したデータは宇宙の非常に小さな領域にのみ焦点を合わせていたため、この発見は氷山の一角に過ぎないと思います。 この後、JWSTが宇宙の最も深い部分の新しい見方を提供し続けているため、他の天文学者のチームが宇宙の広大な範囲の他の場所で同様の結果を見つけると予想しています.

「SMACS 0723-73 に関する James Webb Space Telescope Early Release Observations によって明らかにされた z ≈ 11–20 の候補天体の最初のバッチ」は、 天体物理ジャーナルレター. 共著者は MU の Chenxiaoji Ling です。 マサチューセッツ大学アマースト校のZhiyuan Ma。 中国科学院南アメリカ天文学センターおよび中国国立天文台の Cheng Cheng および Jia-Sheng Huang 氏。

詳しくは:
Haojing Yan et al, First Batch of z ≈ 11–20 Candidate Objects Revealed by the James Webb Space Telescope Early Release Observations on SMACS 0723-73, 天体物理ジャーナルレター (2022)。 DOI: 10.3847/2041-8213/aca80c

ミズーリ大学提供

引用: 天文学者は、これまで考えられていたよりも多くの銀河が初期の宇宙で形成されたことを示唆しています (2023 年 1 月 9 日)

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