_ Webb găsește galaxii pitice a reionizat universul

Folosind capacitățile fără precedent ale telescopului spațial James Webb NASA/ESA/CSA, o echipă internațională de oameni de știință a obținut primele observații spectroscopice ale celor mai slabe galaxii în timpul primului miliard de ani din univers. Aceste descoperiri, publicate în revista Nature, ajută la o întrebare de lungă durată adresată astronomilor: Ce surse au cauzat reionizarea universului? Aceste noi rezultate au demonstrat în mod eficient că micile galaxii pitice sunt probabili producători de cantități prodigioase de radiații energetice.

Cercetarea evoluției universului timpuriu este un aspect important al astronomiei moderne. Rămân multe de înțeles despre timpul din istoria timpurie a universului cunoscut sub numele de era reionizării.

A fost o perioadă de întuneric fără stele sau galaxii, plină cu o ceață densă de hidrogen gazos până la prima. stelele au ionizat gazul din jurul lor și lumina a început să străbată. Astronomii au petrecut zeci de ani încercând să identifice sursele care au emis radiații suficient de puternice pentru a îndepărta treptat această ceață de hidrogen care a acoperit universul timpuriu.

Programul Ultradeep NIRSpec și NIRCam Observations before the Epoch of Reionization (UNCOVER) (Programul UNCOVER) ( #2561) constau atât din imagini, cât și din observații spectroscopice ale clusterului de lentile Abell 2744. O echipă internațională de astronomi a folosit lentile gravitaționale de către această țintă, cunoscută și sub numele de Clusterul Pandorei, pentru a investiga sursele perioadei de reionizare a universului.

Lentilele gravitaționale măresc și distorsionează aspectul galaxiilor îndepărtate, astfel încât acestea arată foarte diferit de cele din prim-plan. „Lentila” clusterului de galaxii este atât de masiv încât deformează țesătura spațiului în sine, atât de mult încât lumina din galaxiile îndepărtate care trece prin spațiul deformat capătă, de asemenea, un aspect deformat.

Efectul de mărire permis echipa a studiat surse de lumină foarte îndepărtate dincolo de Abell 2744, dezvăluind opt galaxii extrem de slabe care altfel ar fi nedetectabile, chiar și pentru Webb.

Echipa a descoperit că aceste galaxii slabe sunt producătoare imense de radiații ionizante, la niveluri care sunt de patru ori mai mari decât cele presupuse anterior. Aceasta înseamnă că majoritatea fotonilor care au reionizat universul au provenit probabil din aceste galaxii pitice.

„Această descoperire dezvăluie rolul crucial jucat de galaxiile ultra-slăbite în evoluția universului timpuriu”, a spus membrul echipei Iryna Chemerynska. de la Institut d'Astrophysique de Paris din Franţa. „Ei produc fotoni ionizanți care transformă hidrogenul neutru în plasmă ionizată în timpul reionizării cosmice. Ea subliniază importanța înțelegerii galaxiilor cu masă mică în modelarea istoriei universului.”

„Aceste puteri cosmice emit în mod colectiv mai mult decât suficientă energie. pentru a face treaba”, a adăugat liderul echipei Hakim Atek, Institut d'Astrophysique din Paris, CNRS, Sorbonne Université, Franţa, şi autorul principal al lucrării care descrie acest rezultat. „În ciuda dimensiunilor lor mici, aceste galaxii cu masă mică sunt producători prolifici de radiații energetice, iar abundența lor în această perioadă este atât de substanțială încât influența lor colectivă poate transforma întreaga stare a universului.”

Pentru a ajunge. la această concluzie, echipa a combinat mai întâi datele de imagistică ultraprofundă Webb cu imagini auxiliare ale lui Abell 2744 de la telescopul spațial Hubble NASA/ESA pentru a selecta candidați galaxii extrem de slabe în epoca reionizării. Aceasta a fost urmată de spectroscopie cu spectrograful Webb Near-InfraRed (NIRSpec). Ansamblul Multi-Shutter al instrumentului a fost folosit pentru a obține spectroscopie cu mai multe obiecte a acestor galaxii slabe.

Este pentru prima dată când oamenii de știință au măsurat în mod robust densitatea numerică a acestor galaxii slabe și au confirmat cu succes că acestea sunt populația cea mai abundentă în timpul epocii reionizării. Aceasta marchează, de asemenea, prima dată când puterea de ionizare a acestor galaxii a fost măsurată, permițând astronomilor să stabilească că acestea produc suficientă radiație energetică pentru a ioniza universul timpuriu.

„Sensibilitatea incredibilă a NIRSpec combinată cu amplificarea gravitațională oferită de Abell 2744 ne-a permis să identificăm și să studiem aceste galaxii din primul miliard de ani ai universului în detaliu, în ciuda faptului că sunt de peste 100 de ori mai slabe decât propria noastră Cale Lactee”, a continuat Atek.

În un viitor program de observare Webb, numit GLIMPSE, oamenii de știință vor obține cele mai profunde observații de pe cer. Prin țintirea unui alt cluster de galaxii, numit Abell S1063, vor fi identificate chiar și galaxii mai slabe în timpul perioadei de reionizare pentru a verifica dacă această populație este reprezentativă pentru distribuția la scară largă a galaxiilor.

Deoarece aceste noi rezultate. se bazează pe observații obținute într-un domeniu, echipa observă că proprietățile ionizante ale galaxiilor slabe pot apărea diferit dacă se află în regiuni prea dense. Observațiile suplimentare într-un domeniu independent vor oferi, prin urmare, perspective suplimentare pentru a ajuta la verificarea acestor concluzii.

Observațiile GLIMPSE îi vor ajuta și pe astronomi să cerceteze perioada cunoscută sub numele de Zori Cosmic, când universul avea doar câteva milioane de ani. vechi, pentru a ne dezvolta înțelegerea apariției primelor galaxii.

Aceste rezultate au fost publicate astăzi în revista Nature.

(Fluierul)