Науковці розмірковують над природою 300 загадкових об’єктів, які космічний телескоп James Webb розгледів у глибинах космосу. Скоріш за все, це неймовірно яскраві молоді галактики, однак припущення ще потребує перевірки.
Загадкові об’єкти на знімках James Webb
Науковці з Університету Міссурі обговорюють, чи можуть бути яскраві об’єкти, які у великій кількості зафіксував космічний телескоп James Webb, бути віддаленими, але яскравими галактиками, чи це щось інше.
Нова космічна обсерваторія за перші роки роботи зафіксувала значно більше об’єктів, ніж будь-який попередній телескоп. Через це виникла проблема з їх упорядкуванням: 300 з них спершу взагалі не вдалося класифікувати.
«Ці таємничі об’єкти — це кандидати в галактики на ранній стадії Всесвіту, що означає, що вони можуть бути дуже ранніми галактиками, — сказав Хаоцзін Ян, професор астрономії в коледжі мистецтв і наук Міззу та співавтор дослідження. — Якщо навіть кілька із цих об’єктів виявляться такими, якими ми думаємо, наше відкриття може кинути виклик сучасним уявленням про те, як галактики сформувалися в ранньому Всесвіті — періоді, коли почали утворюватися перші зорі та галактики».
Але ідентифікація об’єктів у космосі не відбувається миттєво. Це потребує ретельного поетапного процесу для підтвердження їхньої природи, поєднуючи провідні технології, детальний аналіз і трохи космічного детективного розслідування.
Крок 1. Виявлення перших підказок
Дослідники Міззу застосували дві потужні інфрачервоні камери JWST: камеру ближнього інфрачервоного випромінювання та середньоінфрачервоний інструмент. Обидва пристрої спеціально розроблені для виявлення світла з найвіддаленіших куточків космосу, що є ключовим у вивченні раннього Всесвіту.
Чому інфрачервоне? Бо чим далі об’єкт, тим довше його світло подорожує, щоб дістатися до нас. Коли світло із цих ранніх галактик подорожує через космос, воно розтягується у довші хвилі, переходячи з видимого в інфрачервоне. Це розтягування називається червоним зсувом, і воно допомагає нам визначити, як далеко розташовані ці галактики. Чим вищий червоний зсув, тим далі галактика від Землі, і тим ближче вона до початку Всесвіту.
Крок 2. «Випадання»
Щоб визначити кожного з 300 кандидатів на ранні галактики, дослідники Мізу використали вже відомий метод, званий технікою «випадання».
Цей метод виявляє галактики з високим червоним зсувом, досліджуючи об’єкти, які з’являються в червоніших довжинах хвиль, але зникають у блакитніших — ознака того, що їхнє світло подорожувало через величезні відстані та час. Цей феномен є показником «Лайманівського зламу» — спектральної ознаки, викликаної поглинанням ультрафіолетового світла нейтральним воднем. Коли червоний зсув збільшується, цей сигнал переміщується до червоніших довжин хвиль.
Крок 3. Оцінка деталей
«Поки техніка «випадання» ідентифікує кожного з кандидатів у галактики, наступним кроком є перевірка, чи можуть вони бути на «дуже» високих червоних зсувах, — сказав Ян. — Ідеально це слід робити за допомогою спектроскопії — техніки, яка розсіює світло по різних довжинах хвиль для ідентифікації сигнатур, які дозволили б точно визначити червоний зсув».
Коли повні спектроскопічні дані недоступні, дослідники застосовують метод підгонки спектрального енергетичного розподілу. Він дав Суну та Яну основу для оцінки червоних зсувів їхніх кандидатів у галактики, а також інших характеристик — зокрема віку та маси
У минулому науковці часто вважали, що ці надзвичайно яскраві об’єкти не є ранніми галактиками, а чимось іншим, що імітує їх. Однак, спираючись на свої здобутки, Сун і Ян вважають, що ці об’єкти заслуговують на більш пильну увагу, і не варто їх так швидко відкидати.
Крок 4. Остаточна відповідь
Остаточний тест буде використовувати спектроскопію — золотий стандарт — для підтвердження висновків команди.
Спектроскопія розділяє світло на різні довжини хвиль, як призма — на райдугу кольорів. Науковці використовують цю техніку, щоб виявити унікальний відбиток галактики, який може розповісти їм, скільки років галактиці, як вона утворилася і з чого складається.
«Один із наших об’єктів уже підтверджений спектроскопією як рання галактика, — сказав Сун. — Але цього об’єкта недостатньо. Нам потрібно буде зробити додаткові підтвердження, щоб точно сказати, чи ставляться під сумнів сучасні теорії».
За матеріалами phys.org
