James Webb-teleskopet avslöjar turbulenta, ojämna galaxer i det tidiga universumet

Undersökning och huvudsakliga resultat

Forskare vid University of Cambridge analyserade över 250 observationer från James Webb Space Telescope inriktade på galaxer som existerade omkring 800 miljoner till 1,5 miljarder år efter Big Bang. Istället för en dominans av jämna, roterande skivor fann teamet att de flesta galaxer under denna tidiga period är oregelbundna, klumpiga och dynamiskt turbulenta.

Studien undersökte gasrörelser hos en stor population av galaxer med relativt låg massa och fann ett brett spektrum av kinematiska tillstånd. Vissa system visar tecken på begynnande ordnad rotation, men majoriteten uppvisar oordnade gasrörelser som stämmer överens med frekventa sammanslagningar, intensiva episoder av stjärnbildning och gravitationella instabiliteter.

Teknik: NIRCam-grismspektroskopi

Teamet använde spaltlös spektroskopi från teleskopets NIRCam-instrument i grism-läge. Grisomer separerar inkommande ljus i våglängder inom området 2,4–5,0 mikrometer, vilket möjliggör mätning av infraröda emissionslinjer som spårar joniserad gaskinematik. Instrumentet ger en spektral upplösningsförmåga i storleksordningen 1 600, vilket möjliggör detaljerade hastighetsmätningar i galaxerna.

NIRCam-grismerna, som ursprungligen utvecklades för optisk inriktning, erbjuder både vidfältsspektroskopi och tidsserielägen. I detta arbete tillämpade forskarna en ny algoritm på grism-spektra och befintlig bildbehandling för att kartlägga gasrörelser inom enskilda galaxer i det undersökta urvalet.

Kontext och tolkning

Resultaten bidrar till att spåra övergången från rejoniseringsperioden mot den senare kulmen av kosmisk stjärnbildning, ofta kallad "cosmic noon", och visar hur små, kaotiska byggstenar gradvis stabiliserades till mer ordnade strukturer likt de spiraler som ses i det närliggande universumet.

Nästa steg

Publicering

Resultaten publiceras i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society i en artikel med titeln "The Dawn of Disks: Unveiling the Turbulent Ionised Gas Kinematics of the Galaxy Population at z ~ 4–6 with JWST/NIRCam Grism Spectroscopy."