АМЕРИКА: НАСА, ЕКА, ККА, STSCI.
11 июля 2022 года для широкой публики был представлен самый первый снимок, сделанный космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST). Оно называется «Первое глубокое поле Уэбба» и сосредоточено на скоплении галактик SMACS 0723, содержащем не менее 7000 галактик.
Это изображение оказалось важной целью для изучения эволюции галактик, поскольку оно содержит большое количество очень далеких галактик, которые проливают свет на то, как галактики формировались и развивались в ранней Вселенной.
Однако до сих пор в этой области отсутствовали точные и полные измерения расстояний до галактик.
Команда канадских и международных астрономов под руководством доктора Гаэля Нуаро, постдокторанта Университета Святой Марии в Галифаксе, теперь тщательно изучила и проанализировала Первое глубокое поле Уэбба. Их исследование опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
Члены канадского исследования несмещенных кластеров NIRISS (CANUCS), ученые использовали канадский инструмент NIRISS (ближний инфракрасный сканер и безщелевой спектрограф) на борту JWST для сбора спектров галактических объектов на изображении. Эти спектры представляют собой тип научных данных, создаваемых путем разделения света объекта для выявления дополнительной информации, такой как возраст объекта или расстояние.
График «красных смещений»
Используя сделанный в Канаде инструмент NIRISS от JWST, команда измерила «красное смещение» (сдвиг спектров очень далеких галактик в сторону более длинных волн) почти 200 галактик, расстояния которых от Земли ранее были неизвестны. «NIRISS идеально подходит для этого, поскольку он может измерять красные смещения сотен галактик одновременно.» сказал Нуаро, ведущий автор исследования.
«Красное смещение» — это точное измерение расстояния до галактики, основанное на уникальных химических характеристиках, наблюдаемых в ее спектрах. Поскольку Вселенная расширяется, свет, излучаемый далекими объектами, такими как галактики, растягивается, и их спектральные характеристики видны на более длинных (то есть более красных) длинах волн, чем исходно излучаемые. Это красное смещение, которое представляет собой разницу между наблюдаемым и излучаемым цветом объекта, показывает его расстояние от Земли.
Это изображение демонстрирует принцип космологического красного смещения. Как показано, свет от далеких галактик растягивается в более длинные волны по мере прохождения через нашу расширяющуюся Вселенную. При наблюдении с помощью такого телескопа, как JWST, свет этих галактик кажется более красным, чем исходный, поскольку более длинные волны соответствуют более красным цветам. Кредит: CSA/STScI:
«Наша работа над SMACS 0723, первым глубоким полем Уэбба и первым научным изображением, когда-либо опубликованным JWST, позволила создать самый большой в своем роде спектроскопический каталог JWST с надежными измерениями красного смещения.» — сказал соавтор Марцин Савицкий, профессор и заведующий кафедрой канадских исследований в Сент-Мэри. «Наше недавно опубликованное исследование станет ценным ресурсом для астрономического сообщества и откроет новые направления исследований.» — добавил Нуаро.
Из этого каталога красных смещений исследователи обнаружили множество новых галактик в скоплении SMACS 0723, свету которых потребовалось более 4 миллиардов лет, чтобы достичь нас. Скопления, представляющие собой огромные группы галактик, удерживаемые вместе силой гравитации, могут содержать до тысяч галактик.
Новое исследование позволяет лучше понять, как развиваются галактики в некоторых из самых экстремальных сред во Вселенной, и дает представление о распределении темной материи и эволюции структур.
«Как участники канадского проекта, мы еще больше воодушевлены тем, что это значительное улучшение по сравнению с предыдущими исследованиями SMACS 0723 стало возможным благодаря спектроскопическим возможностям канадского прибора NIRISS на борту JWST.» сказал Крис Уиллотт из Национального исследовательского совета, который возглавляет команду CANUCS.
«Используем весь потенциал»
«Эта канадская технология позволяет нам использовать JWST в полной мере.» добавил профессор Университета Монреаля Рене Дойон, директор Института исследований экзопланет Тротье и главный исследователь инструмента NIRISS. NIRISS спроектирован, построен и испытан в Онтарио компанией Honeywell Aerospace на своих предприятиях в Оттаве и Кембридже. UdeM также предоставила ключевые оптические компоненты.
В своей огромной коллекции красных смещений галактик исследователи определили три другие галактики повышенной плотности на гораздо больших расстояниях, чем SMACS 0723, которые ранее не наблюдались в этой области. Эти сверхплотные галактики потенциально представляют собой недавно открытые скопления галактик, расположенные на расстоянии от восьми до 10 миллиардов световых лет.
Запечатлеть эту сверхплотность галактик в разное космическое время — все равно, что посмотреть замедленный фильм о росте этих скоплений, от их зарождения в молодой Вселенной до наших дней.
Скопления представляют собой идеальные объекты для будущих исследований, чтобы лучше понять, как галактики и скопления, в которых они обитают, эволюционировали от своего состояния в самой ранней Вселенной до того, как они выглядят сегодня, включая нашу собственную галактику Млечный Путь, говорят ученые.
Удивительный «Спарклер»
Команда CANUCS уже сделала удивительную находку в одном из этих скоплений: великолепную галактику Спарклер. Обнаруженная в сентябре 2022 года, это сильно увеличенная галактика, находящаяся на расстоянии около 9 миллиардов световых лет от нас, наполненная, по-видимому, самыми старыми звездными скоплениями, образовавшимися после Большого взрыва.
Новый каталог красных смещений NIRISS, составленный командой, теперь показывает, что Спарклер не является изолированной галактикой, а находится в одной из недавно обнаруженных сверхплотных галактик.
«Тот факт, что Спарклер живет не один, а является членом семейства галактик, имеет важное значение для того, как образовались первые звездные скопления после Большого взрыва.» сказал Савицкий, соавтор более раннего исследования.
Астрономы CANUCS смогут улучшить свой каталог красных смещений галактик в течение второго года научных работ Уэбба, которые сейчас продолжаются, поскольку им было предоставлено время для повторных наблюдений Первого глубокого поля Уэбба еще более подробно с помощью инструмента NIRISS.
«Астрономическое сообщество ясно осознало ценность нашего первого каталога красных смещений NIRISS и хочет, чтобы мы сделали еще одну, еще лучшую версию.» — говорит Нуаро, главный исследователь этой программы наблюдения.
Несколько независимых групп ученых использовали каталог и результаты нового исследования для продолжения своей работы над «Первом глубоким полем Уэбба». Ожидаются дополнительные исследования, связанные с достижениями CANUCS, в области образования галактик, распределения темной материи и эволюция вселенной.
Источник: Монреальским университетом
