James Webb odkrył jedno z pierwszych włókien „kosmicznej sieci”, które powstało 830 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba astronomowie mogli odkryć jedno z najstarszych włókien „kosmicznej sieci”, datowane na 830 milionów lat po Wielkim Wybuchu, kiedy doszło do rejonizacji wszechświata. Ta poprzeczka, mająca średnicę trzech milionów lat świetlnych i usiana 10 galaktykami, wydaje się być zakotwiczona w pierwotnym kwazarze – superjasnej galaktyce zasilanej przez supermasywną czarną dziurę.

We wszechświecie galaktyki nie są rozmieszczone losowo, ale gromadzą się w połączonych gromadach i włóknach, tworząc tak zwaną „kosmiczną sieć”. Włókna łączą ze sobą galaktyki w skali megaparseka (1 megaparsek to 3,26 miliona lat świetlnych). Jak prawdziwa pajęczyna, między nitkami leży kosmiczna pustka. Z biegiem czasu ta siatka staje się bardziej widoczna, ponieważ grawitacja kondensuje w niej materię, ułatwiając obserwacje astronomiczne.

nić połączona z kwazarem

Kosmiczna sieć przewiduje rozmieszczenie większości gazu w ośrodkach międzygalaktycznych i okołogalaktycznych (ośrodku gazowym wokół galaktyk). Ta złożona organizacja, w połączeniu z odrzucaniem materii spowodowanym procesami sprzężenia zwrotnego ciał kosmicznych (gwiazd, galaktyk, czarnych dziur itp.), odegrałaby główną rolę w kontrolowaniu wzrostu galaktyk w całym wszechświecie.

W ciągu ostatnich kilku dekad ośrodek międzygalaktyczny był szeroko badany w celu prześledzenia wątków kosmicznej sieci. Jednak obserwacje były ograniczone do kilku wyznaczonych obszarów, ponieważ zasięg i pojemność instrumentów obserwacyjnych w tamtym czasie były ograniczone do miar kilku megafarsków. Gęsto zaludnione regiony nie reprezentują splątania włókien na poziomie narodzin i rozmieszczenia galaktyk.

w 2021 rNaukowcy prześledzili niektóre pasma kosmicznej sieci między 1 a 2 miliardami lat po Wielkim Wybuchu. Ale Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to ogromny przełom, rozciągający się na znacznie większe skale.

Korzystając z najnowocześniejszego instrumentu obserwacyjnego, grupa astronomów odkryła nitkowaty układ 10 wczesnych galaktyk, które powstały około 830 milionów lat po Wielkim Wybuchu (w okresie kosmicznej rejonizacji). Na końcu włókna, które ma średnicę 3 milionów lat świetlnych, wydaje się być przyczepiony do bardzo jasnego kwazara.

” Jest to jedna z pierwszych włóknistych struktur, jakie kiedykolwiek znaleziono w związku z odległym kwazarem Wyjaśnia w A Komunikacja Vig Wang z University of Arizona w Tucson, główny autor badania, opublikowane w Listy z dziennika astrofizycznego. Zespół ekspertów szacuje, że włókna ewoluują w ogromną gromadę galaktyk podobną do gigantycznej gromady w śpiączce, która obejmuje ponad 1000 galaktyk i znajduje się 330 lat świetlnych od Ziemi. Ten wątek może być również jednym z najstarszych w kosmicznej sieci.

Możliwość ewolucji w masywną gromadę galaktyczną

Naukowcy odkryli słynną nić dzięki kwazarowi, z którym jest połączona. Byli zaskoczeni odkryciem zaskakująco długiej i cienkiej struktury, rozciągającej się na miliony lat świetlnych. ” Spodziewałem się, że coś znajdę, ale nie spodziewałem się tak wysokiego i szczupłego ciała powiedział współautor badania Xiaohui Fan, który jest także astronomem na Uniwersytecie Arizony.

Kwazara odkryto w ramach projektu ASPIRE (Spectral Survey of Biased Reionization Era), którego celem jest zbadanie grupy 25 kwazarów z epoki rejonizacji (od 700 mln lat po Wielkim Wybuchu). Eksperci sugerują, że supermasywne czarne dziury, których akrecja napędza kwazary, mogły być zaangażowane w tworzenie kosmicznej sieci, działając jak studnie grawitacyjne, które zbierają i rozciągają materię, tworząc włókna. Warto zauważyć, że grawitacja utrzyma te wątki połączone ze sobą.

Co więcej, wcześniejsze symulacje wskazują, że rejonizujące kwazary, o masie co najmniej miliarda mas Słońca, tworzyły się w masywnych gromadach ciemnej materii i rosły w wyniku akrecji lub łączenia się z innymi gromadami. W tym kontekście można by oczekiwać, że wczesne kwazary istniały w dużych (megaparsekach) gęstościach galaktycznych.

Jednak niepewność co do przesunięcia ku czerwieni wcześniej obserwowanych kwazarów zatarła wskazówki, które mogą wskazywać na sygnały o zwiększonej gęstości. Występ Jamesa Webba pozwolił naukowcom w nowym badaniu odkryć, że wykryty przez nich kwazar (zakotwiczający nić) był osadzony w gęstej galaktyce – jednej z najbardziej prymitywnie gęstych struktur znanych we wszechświecie i może ewoluować w masywną masę (jak np. śpiączka). .

A Część druga Z badania wynika, że ​​czarne dziury karmiące te wczesne kwazary miały masy od 600 milionów do 2 miliardów mas Słońca. Chociaż przyczyny tych skrajnych cech są nadal nieznane, eksperci proponują hipotezę, w której muszą być spełnione dwa kryteria. Pierwsze kryterium obejmuje „kiełkowanie” czarnej dziury z ogromnego „ziarna” o masie co najmniej tysiąca mas Słońca. Drugie kryterium oznacza, że ​​ziarno musiało bardzo szybko zgromadzić co najmniej milion razy więcej materiału w ciągu swojego życia.

Jeśli te supermasywne czarne dziury gromadzą materię, mogą ją również wyrzucać i wytwarzać wiatry, które rozciągają się w skali międzygalaktycznej. Wiatry te mogą mieć znaczący wpływ na formowanie się gwiazd w galaktykach w ich centrach. Dane Webba byłyby najlepszym dowodem na poparcie tej hipotezy. W szczególności naukowcy odkryli, że wiatry czarnych dziur w centrach masywnych galaktyk są rodzajem rezerwuaru, który napędza ich wzrost. Jak dotąd wiatry te obserwowano tylko w sąsiednim wszechświecie, ale nigdy w czasie rejonizacji.

źródło : Listy z dziennika astrofizycznego