14:05 2023-10-03
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Exploziile de formare a stelelor explică strălucirea misterioasă în zorii cosmici
_ Explozii de formare de stele explică luminozitatea misterioasă în zorii cosmice
Când oamenii de știință au văzut primele imagini ale telescopului spațial James Webb (JWST) cu cele mai vechi galaxii ale universului, au fost șocați. Galaxiile tinere păreau prea luminoase, prea masive și prea mature pentru a se fi format atât de curând după Big Bang. Ar fi ca un copil care devine adult în doar câțiva ani.
Descoperirea uimitoare i-a determinat chiar și pe unii fizicieni să pună la îndoială modelul standard al cosmologiei, întrebându-se dacă acesta este sau nu. ar trebui să fie răsturnat.
Folosind noi simulări, o echipă de astrofizicieni condusă de Universitatea Northwestern a descoperit acum că aceste galaxii probabil nu sunt atât de masive până la urmă. Deși luminozitatea unei galaxii este determinată de obicei de masa ei, noile descoperiri sugerează că galaxiile mai puțin masive pot străluci la fel de puternic din exploziile neregulate și strălucitoare de formare a stelelor.
Această descoperire explică nu numai de ce apar galaxiile tinere. înșelător de masiv, se încadrează și în modelul standard al cosmologiei.
Cercetarea a fost publicată pe 3 octombrie în The Astrophysical Journal Letters.
„Descoperirea acestor galaxii a fost o mare măsură. surpriză pentru că erau substanțial mai strălucitoare decât se anticipa", a spus Claude-André Faucher-Giguère, autorul principal al studiului, de la Northwestern.
"De obicei, o galaxie este strălucitoare pentru că este mare. Dar pentru că aceste galaxii s-au format la un nivel cosmic. zori, nu a trecut suficient timp de la Big Bang. Cum s-au putut asambla aceste galaxii masive atât de repede? Simulările noastre arată că galaxiile nu au nicio problemă să formeze această strălucire în zorii cosmici."
"Cheia este să se reproducă o cantitate suficientă de lumină într-un sistem într-o perioadă scurtă de timp”, a adăugat Guochao Sun, care a condus studiul. „Acest lucru se poate întâmpla fie pentru că sistemul este cu adevărat masiv, fie pentru că are capacitatea de a produce multă lumină rapid. În acest din urmă caz, un sistem nu trebuie să fie atât de masiv. Dacă formarea stelelor are loc în explozii, va emit fulgerări de lumină. De aceea vedem câteva galaxii foarte luminoase.”
Faucher-Giguère este profesor asociat de fizică și astronomie la Colegiul de Arte și Științe Weinberg din Northwestern și membru al Centrului pentru Interdisciplinare Explorare și cercetare în astrofizică (CIERA). Sun este bursier postdoctoral CIERA la Northwestern.
O perioadă care a durat de la aproximativ 100 de milioane de ani până la 1 miliard de ani după Big Bang, zorii cosmici sunt marcați de formarea primelor stele și galaxii ale universului. Înainte ca JWST să fie lansat în spațiu, astronomii știau foarte puține despre această perioadă străveche.
„JWST ne-a adus multe cunoștințe despre zorii cosmici”, a spus Sun. „Înainte de JWST, majoritatea cunoștințelor noastre despre universul timpuriu erau speculații bazate pe date din foarte puține surse. Odată cu creșterea uriașă a puterii de observare, putem vedea detalii fizice despre galaxii și putem folosi acele dovezi observaționale solide pentru a studia fizica înțelegeți ce se întâmplă.”
În noul studiu, Sun, Faucher-Giguère și echipa lor au folosit simulări avansate pe computer pentru a modela modul în care s-au format galaxiile imediat după Big Bang. Simulările au produs galaxii cosmice care au fost la fel de strălucitoare ca cele observate de JWST. Simulările fac parte din proiectul Feedback of Relativistic Environments (FIRE), pe care Faucher-Giguère l-a co-fondat cu colaboratori de la Institutul de Tehnologie din California, Universitatea Princeton și Universitatea din California din San Diego.
The Noul studiu include colaboratori de la Centrul de Astrofizică Computațională al Institutului Flatiron, Institutul de Tehnologie din Massachusetts și Universitatea din California, Davis.
Simulările FIRE combină teoria astrofizică și algoritmi avansați pentru a modela formarea galaxiilor. Modelele le permit cercetătorilor să cerceteze modul în care galaxiile se formează, cresc și își schimbă forma, ținând cont în același timp de energia, masa, impulsul și elementele chimice returnate din stele.
Când Sun, Faucher-Giguère și echipa lor au efectuat simulările la model de galaxii timpurii formate în zorii cosmici, ei au descoperit că stelele s-au format în explozii — un concept cunoscut sub numele de „formație stelară explozivă”. În galaxiile masive precum Calea Lactee, stelele se formează într-un ritm constant, numărul de stele crescând treptat în timp. Dar așa-numita formare de stele bursty are loc atunci când stelele se formează într-un model alternant - mai multe stele deodată, urmate de milioane de ani de foarte puține stele noi și apoi din nou multe stele.
„Formarea de stele bursty este în special comună în galaxiile de masă mică”, a spus Faucher-Giguère. „Detaliile despre motivul pentru care se întâmplă acest lucru sunt încă subiectul cercetărilor în curs. Dar ceea ce credem că se întâmplă este că se formează o explozie de stele, apoi câteva milioane de ani mai târziu, acele stele explodează sub formă de supernove. Gazul este dat afară și apoi cade înapoi. pentru a forma noi stele, conducând ciclul de formare a stelelor.”
„Dar când galaxiile devin suficient de masive, au o gravitație mult mai puternică. Când supernovele explodează, nu sunt suficient de puternice pentru a ejecta gaz din sistem. Gravitația ține galaxia împreună și o aduce într-o stare de echilibru.”
Simulările au reușit, de asemenea, să producă aceeași abundență de galaxii luminoase ca și JWST. Cu alte cuvinte, numărul de galaxii luminoase prezis de simulări se potrivește cu numărul de galaxii luminoase observate.
Deși alți astrofizicieni au emis ipoteza că formarea stelelor explozive ar putea fi responsabilă pentru luminozitatea neobișnuită a galaxiilor în zorii cosmici, Cercetătorii din Northwestern sunt primii care folosesc simulări detaliate pe computer pentru a demonstra că este posibil. Și au reușit să facă acest lucru fără a adăuga noi factori care nu sunt aliniați cu modelul nostru standard al universului.
„Majoritatea luminii dintr-o galaxie provine de la cele mai masive stele”, a spus Faucher-Giguère. „Deoarece stele mai masive ard cu o viteză mai mare, au o viață mai scurtă. Își consumă rapid combustibilul în reacțiile nucleare. Așadar, luminozitatea unei galaxii este mai direct legată de câte stele s-a format în ultimele câteva milioane de ani. decât masa galaxiei în ansamblu.”
Comentarii:
Adauga Comentariu