Teleskop Jamesa Webba odkrywa burzliwe i nieregularne galaktyki we wczesnym wszechświecie

Przegląd i główne ustalenia

Naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge przeanalizowali ponad 250 obserwacji z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, skupiając się na galaktykach, które istniały około 800 milionów do 1,5 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Zamiast przewagi gładkich, rotujących dysków, zespół odkrył, że większość galaktyk w tym wczesnym okresie jest nieregularna, grudkowata i dynamicznie burzliwa.

W ramach badania przeanalizowano ruchy gazu w dużej populacji galaktyk o stosunkowo małej masie i odkryto szeroki zakres stanów kinematycznych. Niektóre układy wykazują oznaki rodzącej się uporządkowanej rotacji, jednak większość wykazuje nieuporządkowane ruchy gazu, zgodne z częstymi fuzjami, intensywnymi epizodami powstawania gwiazd oraz niestabilnościami grawitacyjnymi.

Technika: Spektroskopia bezszczelinowa (grism) instrumentu NIRCam

Zespół wykorzystał spektroskopię bezszczelinową z instrumentu NIRCam teleskopu, działającego w trybie grism. Pryzmaty z siatką dyfrakcyjną (grism) rozdzielają wpadające światło na długości fal w zakresie od 2,4 do 5,0 mikrometra, co pozwala na pomiar podczerwonych linii emisyjnych śledzących kinematykę zjonizowanego gazu. Instrument zapewnia zdolność rozdzielczą widmową rzędu 1600, umożliwiając szczegółowe pomiary prędkości w obrębie galaktyk.

Opracowane pierwotnie do osiowania optycznego, pryzmaty grism instrumentu NIRCam oferują zarówno spektroskopię szerokopolową, jak i tryby szeregów czasowych. Na potrzeby tych prac naukowcy zastosowali nowy algorytm do widm typu grism oraz istniejącego obrazowania, aby zmapować ruchy gazu w poszczególnych galaktykach w całej badanej próbce.

Kontekst i interpretacja

Wyniki pomagają prześledzić przejście od epoki rejonizacji do późniejszego szczytu kosmicznego formowania się gwiazd, często nazywanego „kosmicznym południem” (cosmic noon), pokazując, jak małe, chaotyczne bloki budulcowe stopniowo układały się w bardziej uporządkowane struktury, takie jak spirale obserwowane w pobliskim wszechświecie.

Następne kroki

Publikacja

Wyniki ukazały się w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society w artykule zatytułowanym „The Dawn of Disks: Unveiling the Turbulent Ionised Gas Kinematics of the Galaxy Population at z ~ 4–6 with JWST/NIRCam Grism Spectroscopy”.