Багато ранніх галактик виглядали як локшина для басейнів і дошки для серфінгу

Повісьте десять! Дослідники за допомогою Webb виявили, що багато далеких галактик мають плоскі еліптичні диски та трубчасті форми, а не спіральні чи еліптичні структури.

Готовий вразити космічні «хвилі» за допомогою Космічний телескоп Джеймса Вебба? Подібно до чергового рятувальника, Вебб оглянув горизонт і помітив далекі галактики у формі волейбольних м’ячів, фрісбі, дощок для серфінгу та серфінгу.

Дослідники, які проаналізували дані Вебба, також виявили, що галактики, схожі на дошку для серфінгу, і галактики з локшиною були більш поширеними, коли Всесвіту було від 600 мільйонів до 6 мільярдів років. Це суперечить тому, що ми раніше підтвердили для галактик ближче до «берега» за допомогою інших телескопів. Сусідні галактики часто являють собою чітко окреслені спіралі із зірчастими рукавами, які також схожі на літаючі тарілки, або гладкі еліпсоїди, які також схожі на літаючі кулі.

Поки не ясно, чи розвивалися нові форми галактик протягом усього космічного часу. Потрібні майбутні дослідження, щоб з’ясувати, як тривимірна геометрія галактик змінилася протягом більш ніж 13 мільярдів років.

Це приклади далеких галактик, знятих космічним телескопом Джеймса Вебба NASA в дослідженні Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS).
Нещодавні дослідження CEERS під керівництвом Віраджа Пандіа, співробітника NASA Hubble з Колумбійського університету в Нью-Йорку, показали, що галактики часто виглядають плоскими та витягнутими, як спагетті або дошки для серфінгу (уздовж верхнього ряду).
Тонкі кругові дископодібні галактики, які нагадують літаючі тарілки, є наступною великою групою (внизу ліворуч і в центрі).
Нарешті, галактики зі сферичною формою, або літаючі кулі, склали найменшу частку їх знахідок (внизу праворуч).
Вважається, що всі ці галактики існували, коли Всесвіту було від 600 мільйонів до 6 мільярдів років.
Автор зображення: NASA, ESA, CSA, STScI, Стів Фінкельштейн (UT Austin), Мікаела Беглі (UT Austin), Ребекка Ларсон (UT Austin)

Вебб показує, що багато ранніх галактик були схожі на локшину в басейні та дошки для серфінгу

Дослідники аналізують зображення з НАСАКосмічний телескоп Джеймса Вебба виявив, що галактики в ранньому Всесвіті часто плоскі та витягнуті, як дошки для серфінгу та більярдна локшина, — і рідко круглі, як волейбольні м’ячі чи фрісбі. «Приблизно від 50 до 80% галактик, які ми досліджували, здаються плоскими у двох вимірах», — пояснив провідний автор Віраж Пандя, співробітник Хаббла в NASA. Колумбійський університет В Нью-Йорку. «Галактики, схожі на локшину для басейну або дошки для серфінгу, здається, дуже поширені в ранньому Всесвіті, що дивно, тому що вони рідко зустрічаються поблизу».

Команда зосередилася на широкому спектрі зображень у ближньому інфрачервоному діапазоні, наданих Веббом, відомих як Cosmic Evolution Early Evolution Science Survey (CEERS), з яких вони витягли галактики, які, за оцінками, існували, коли Всесвіту було від 600 мільйонів до 6 мільярдів років. .

У той час як більшість далеких галактик виглядають як дошки для серфінгу та локшина для басейну, інші мають форму тарілок для фрісбі та волейбольних м’ячів. «Літаючі кулі» або сферичні галактики, мабуть, є найбільш компактним типом у космічному «океані», а також часто були найменш визначеними. Було виявлено, що фризбі розміром із дошку для серфінгу та галактиками у формі спагетті вздовж «горизонту», але вони стають більш поширеними біля «берега» у сусідньому Всесвіті. (Порівняйте їх на ілюстрації нижче.)

Команда Pandya визначила чотири основні класифікації, показані вище як 3D-об’єкти та поперечні перерізи. Вони впорядковані від найменшого до найбільш частого.
У верхньому лівому куті сканування Вебба показує класифікацію, рідкісну в ранньому Всесвіті, але поширену сьогодні: галактики, які мають сферичну форму, або залпи.
Угорі праворуч розташовані плоскі круглі диски або літаючі тарілки, які є трохи більш поширеними.
Форми галактик, які домінували в цей ранній період, виглядають плоскими та витягнутими, як дошки для серфінгу, показані внизу ліворуч, або локшина для басейну внизу праворуч. Ця пара класифікацій становить приблизно від 50 до 80 відсотків усіх далеких галактик, які вони вивчили досі — дивно, тому що ці форми рідко зустрічаються поблизу.
Автор зображення: NASA, ESA, CSA, Джозеф Олмстед (STScI), Вірадж Пандя (Колумбія), Хавен Чжан (Університет Аризони), Люсі Реддінг-Еканда (Фонд Сіммонса)

Категорія, яка у нас буде Чумацький шлях Чи зруйнувалася б галактика, якби ми змогли повернути годинник на мільярди років назад? «Наше найкраще припущення полягає в тому, що це, ймовірно, було схоже на дошку для серфінгу», — сказала співавтор Хавен Чжан, докторант Університету Арізони в Тусоні. Ця гіпотеза частково базується на нових доказах Вебба, згідно з якими теоретики «повернули годинник назад», щоб оцінити масу Чумацького Шляху мільярди років тому, яка була пов’язана з формою на той час.

Ці віддалені галактики також набагато менш масивні, ніж сусідні спіральні та еліптичні галактики, попередники більш масивних галактик, подібних до нашої. «У ранньому Всесвіті галактики мали набагато менше часу для зростання», — сказав Картік Айєр, співавтор і співробітник NASA Hubble також у Колумбійському університеті. “Ідентифікація додаткових класів ранніх галактик є захоплюючою – зараз є багато для аналізу. Тепер ми можемо вивчити, як форми галактик пов’язані з їх зовнішнім виглядом, і надати краще уявлення про те, як вони утворилися більш детально.

Наша галактика, Чумацький Шлях, має надмасивну чорну діру в своєму ядрі, оточену центральною опуклістю стародавніх жовтих зірок. За ним розташовані блакитнуваті спіральні рукави, наповнені молодшими зірками, новоутвореними зірками та темними смугами пилу. Авторство зображення: NASA та STScI

Чутливість Вебба, зображення з високою роздільною здатністю та спеціалізація в інфрачервоному світлі дозволили команді швидко охарактеризувати та розробити 3D-геометричні моделі багатьох галактик CEERS. Пандя також каже, що їхня робота була б неможливою без масштабних досліджень, проведених астрономами за допомогою NASA Космічний телескоп Хаббл.

Протягом десятиліть Хаббл дивував нас зображеннями деяких найдавніших галактик, починаючи з найпершої «Глибоке поле» 1995 року і продовження основного дослідження, відомого як глибоке позагалактичне дослідження Космічної спадщини в ближньому інфрачервоному діапазоні. Подібні огляди глибокого неба дали набагато більшу статистику, що спонукало астрономів створювати потужні 3D-моделі далеких галактик по всьому світу. Космічний час. Сьогодні Вебб допомагає просувати ці зусилля, додаючи до великої колекції далеких галактик, які знаходяться за межами досяжності Хаббла, і розкриваючи ранній Всесвіт у набагато більших деталях, ніж це було можливо раніше.

Це частина наукового огляду космічної еволюції Early Launch Science Survey (CEERS), який складається з кількох індикаторів ближнього інфрачервоного діапазону від NIRCam (камера ближнього інфрачервоного діапазону) на борту космічного телескопа Джеймса Вебба. Ці спостереження належать до тієї самої області, яку вивчав космічний телескоп Хаббла, відомої як смуга розширення Грота.
Стрілки компаса на північ і схід показують напрямок зображення на небі. Зверніть увагу, що співвідношення між північчю та сходом на небі (якщо видно знизу) інвертується відносно стрілок напрямків на карті Землі (якщо видно згори).
На цьому зображенні показано невидимі довжини хвиль ближнього інфрачервоного світла, перетворені на кольори видимого світла. Кольоровий ключ показує, які фільтри NIRCam використовувалися під час збору світла. Колір назви кожного фільтра — це колір видимого світла, який використовується для представлення інфрачервоного світла, що проходить через цей фільтр.
Масштабна шкала називається кутовими секундами і є мірою кутової відстані на небі. Одна кутова секунда дорівнює кутовій мірі 1/3600 одного градуса. У градусі 60 кутових хвилин, а в кутовій хвилині 60 кутових секунд. (Кутовий діаметр Місяця становить приблизно 30 кутових хвилин.) Фактичний розмір об’єкта, що покриває одну кутову секунду в небі, залежить від його відстані від телескопа.
Автори зображення: NASA, ESA, CSA, STScI, Стів Фінкельштейн (UT Austin), Мікаела Беглі (UT Austin)

Зображення Вебба раннього Всесвіту були схожі на океанські хвилі, що давало нові хвилі доказів. «Хаббл давно показав, що існує надлишок прямокутних галактик», — пояснив співавтор Марк Уертас, науковий співробітник Інституту астрофізики Канарських островів. Але дослідники все ще задаються питанням: чи будуть додаткові деталі виглядати краще з чутливістю до інфрачервоного світла? «Вебб підтвердив, що Хаббл не пропустив жодних додаткових особливостей у галактиках, які вони обидва спостерігали. Крім того, Вебб показав нам багато далеких галактик подібної форми, і всі вони дуже детально».

У наших знаннях все ще є прогалини — дослідникам знадобиться не тільки більший розмір вибірки, ніж Вебб, щоб уточнити властивості та точне розташування далеких галактик, їм також доведеться витрачати багато часу на налаштування та оновлення своїх моделей, щоб краще відображати точні дані. геометрії. З далеких галактик. «Це перші відкриття», — сказала співавтор Елізабет МакГрат, доцент коледжу Колбі у Вотервіллі, штат Мен. «Нам потрібно глибше дослідити дані, щоб зрозуміти, що відбувається, але ми дуже раді цим раннім тенденціям».

Довідка: «Бананоподібні галактики: висновок про тривимірну геометрію галактик із високим червоним зміщенням за допомогою JWST-CEERS» Віраж Пандя, Хаовен Чжан, Марк Уертас, Картік Дж. Айєр, Елізабет МакГрат, Гільєрмо Барро, Стівен Л. Фінкельштейн, Мартін Кіммел , Вільям Дж. Хартлі, Генрі С. Фергюсон, Джехан С. Карталтепе, Джоел Прімак, Авішай Декел, Сандра М. Фабер, Девід К. Коу, Грег Л. Браян, Рейчел С. Сомервіль, Рікардо О. Аморін, Пабло Аррабал Аро, Мікаела Б. Баглі, Ерік Ф. Белл, Еммануель Бертін, Лука Костянтін, Ромелл Дейв, Марк Дікінсон, Роберт Фельдман, Адріано Фонтана, Рафаель Гавацці, Мауро Джавалеско, Андреа Граціан, Норман А. Гроген, Ючен Го , Чанхун Хан, Пенні Холверда, Ліза Дж. Кьюлі, Елісон Кіркпатрік, Антон М. Квікмор, Дженніфер М. Лутц, Рей А. Лукас, Лаура Пінтерічі, Пабло Г. Перес Гонсалес, Нор Пірскал, Дейл Д. Косевскі, Кейсі Бабович, Свара Равіндранат, Кейтлін Роуз, Марк Шефер, Реймонд С. Сіммонс, Ембер Н. Строун, Сандро Такела, Джонатан Р. Трамп, Александр де ла Вега, Стівен М. Вілкінс, Стійн Вейтс, Гуан Янг і Лі Аарон Янг, прийнято, в Астрофізичний журнал.
arXiv:2310.15232

Космічний телескоп Джеймса Вебба є провідною у світі обсерваторією космічної науки. Вебб розгадує таємниці нашої сонячної системи, дивиться за межі далеких світів навколо інших зірок і досліджує таємничі структури та походження нашого Всесвіту та наше місце в ньому. WEB — це міжнародна програма, яку очолює NASA разом зі своїми партнерами Європейським космічним агентством (ESA).Європейське космічне агентство) і Канадське космічне агентство.