Многие ранние галактики выглядели как лапша для бассейна и доски для серфинга.

Повесьте десять! Исследователи с помощью Уэбба обнаружили, что многие далекие галактики имеют плоские эллиптические диски и трубчатые формы, а не спиральные или эллиптические структуры.

Готовы покорить космические «волны» с помощью Космический телескоп Джеймса Уэбба? Подобно дежурному спасателю, Уэбб осматривал горизонт и замечал далекие галактики в форме волейбольных мячей, фрисби, досок для серфинга и досок для серфинга.

Исследователи, проанализировавшие данные Уэбба, также обнаружили, что галактики, похожие на доски для серфинга, и галактики-лапши были более распространены, когда возраст Вселенной составлял от 600 миллионов до 6 миллиардов лет. Это противоречит тому, что мы ранее подтвердили для галактик, расположенных ближе к «берегу», с помощью других телескопов. Близкие галактики часто представляют собой четко очерченные спирали со звездными рукавами, которые также похожи на летающие тарелки, или гладкие эллипсоиды, также похожие на летающие шары.

Пока неясно, развивались ли новые формы галактик за все космическое время. Необходимы будущие исследования, чтобы выяснить, как трехмерная геометрия галактик изменилась за более чем 13 миллиардов лет.

Это примеры далеких галактик, запечатленные космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА в рамках научного исследования ранней космической эволюции (CEERS).
Недавнее исследование CEERS, проведенное Вираджем Пандья, научным сотрудником НАСА Хаббла в Колумбийском университете в Нью-Йорке, показало, что галактики часто кажутся плоскими и вытянутыми, как спагетти или доски для серфинга (вдоль верхнего ряда).
Следующая основная группа — тонкие дискообразные круглые галактики, напоминающие летающие тарелки (внизу слева и в центре).
Наконец, галактики сферической формы, или летающие шары, составили наименьшую часть их находок (внизу справа).
По оценкам, все эти галактики существовали, когда Вселенной было от 600 миллионов до 6 миллиардов лет.
Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Стив Финкельштейн (Юта Остин), Микаэла Бэгли (Юта Остин), Ребекка Ларсон (Юта Остин)

Уэбб показывает, что многие ранние галактики были похожи на лапшу для бассейна и доски для серфинга.

Исследователи анализируют изображения, полученные НАСАКосмический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил, что галактики в ранней Вселенной часто были плоскими и вытянутыми, как доски для серфинга или бильярдная лапша, и редко круглыми, как волейбольные мячи или фрисби. «Приблизительно от 50 до 80% галактик, которые мы изучали, кажутся плоскими в двух измерениях», — объяснил ведущий автор Вирадж Пандья, научный сотрудник Хаббла в НАСА. Колумбийский университет в Нью-Йорке. «Галактики, похожие на лапшу для бассейна или доски для серфинга, по-видимому, были очень распространены в ранней Вселенной, что удивительно, потому что поблизости они встречаются редко».

Команда сосредоточилась на широком спектре изображений в ближнем инфракрасном диапазоне, предоставленных Уэббом, известных как Научное исследование ранней эволюции космической эволюции (CEERS), из которого они извлекли галактики, которые, по оценкам, существовали, когда возраст Вселенной составлял от 600 миллионов до 6 миллиардов лет. .

В то время как большинство далеких галактик выглядят как доски для серфинга и лапша для бассейна, другие имеют форму летающих тарелок и волейбольных мячей. «Летающие шары» или сферические галактики кажутся наиболее компактными в космическом «океане» и зачастую наименее выраженными. Было обнаружено, что фрисби размером с доску для серфинга и галактики в форме спагетти вдоль «горизонта», но они становятся более распространенными вблизи «берега» в соседней вселенной. (Сравните их на иллюстрации ниже.)

Команда Пандьи выделила четыре основные классификации, показанные выше в виде 3D-объектов и поперечных сечений. Они упорядочены от наименее к наиболее частому.
Вверху слева на скане Уэбба видна классификация, редкая в ранней Вселенной, но распространенная сегодня: галактики, имеющие сферическую форму, или залпы.
В правом верхнем углу изображены плоские круглые диски или летающие тарелки, которые встречаются немного чаще.
Формы галактик, которые доминировали в этот ранний период, кажутся плоскими и вытянутыми, как доски для серфинга, показанные внизу слева, или лапша для бассейна, внизу справа. Эта пара классификаций составляет примерно от 50 до 80 процентов всех далеких галактик, которые они изучали до сих пор, что является сюрпризом, поскольку поблизости эти формы встречаются редко.
Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, ККА, Джозеф Олмстед (STScI), Вирадж Пандия (Колумбия), Хавен Чжан (Университет Аризоны), Люси Реддинг-Эканда (Фонд Симмонса)

Категория, которая у нас будет Млечный Путь Разрушилась бы галактика, если бы мы могли повернуть время вспять на миллиарды лет? «Мы предполагаем, что это, вероятно, было похоже на доску для серфинга», — сказал соавтор Хавен Чжан, докторант Университета Аризоны в Тусоне. Эта гипотеза частично основана на новых доказательствах Уэбба, в которых теоретики «повернули время вспять», чтобы оценить массу Млечного Пути миллиарды лет назад, которая была привязана к форме в то время.

Эти далекие галактики также гораздо менее массивны, чем близлежащие спиральные и эллиптические галактики, которые являются предшественниками более массивных галактик, подобных нашей. «В ранней Вселенной у галактик было гораздо меньше времени для роста», — сказал Картик Айер, соавтор и научный сотрудник НАСА «Хаббл», также работающий в Колумбийском университете. «Выявление дополнительных классов ранних галактик является захватывающим занятием – сейчас есть что проанализировать. Теперь мы можем изучить, как форма галактик связана с их внешним видом, и предоставить более подробное представление о том, как они формировались».

Наша галактика Млечный Путь имеет в своем ядре сверхмассивную черную дыру, окруженную центральной выпуклостью древних желтых звезд. За ним находятся голубоватые спиральные рукава, наполненные более молодыми звездами, вновь образующимися звездами и темными полосами пыли. Фото: НАСА и STScI.

Чувствительность Уэбба, изображения с высоким разрешением и специализация в инфракрасном свете позволили команде быстро охарактеризовать и разработать 3D-геометрические модели многих галактик CEERS. Пандия также говорит, что их работа была бы невозможна без обширных исследований, проведенных астрономами с использованием НАСА. Космический телескоп Хаббл.

На протяжении десятилетий Хаббл поражал нас изображениями некоторых из древнейших галактик, начиная с самой первой. «Глубокое поле» 1995 года. и продолжение основного исследования, известного как «Глубокое внегалактическое исследование в ближнем инфракрасном диапазоне космического наследия». Подобные исследования глубокого космоса дали гораздо более обширную статистику, что побудило астрономов создавать мощные 3D-модели далеких галактик по всему миру. Космическое время. Сегодня Уэбб помогает продвигать эти усилия, пополняя большую коллекцию далеких галактик, находящихся за пределами досягаемости Хаббла, и раскрывая раннюю Вселенную гораздо более подробно, чем это было возможно ранее.

Это часть научного исследования ранней космической эволюции (CEERS), которое состоит из нескольких индикаторов ближнего инфракрасного диапазона от NIRCam (камеры ближнего инфракрасного диапазона) на борту космического телескопа Джеймса Уэбба. Эти наблюдения попадают в ту же область, которую изучал космический телескоп Хаббл, известную как удлинитель Грота.
Стрелки компаса на север и восток показывают направление изображения на небе. Обратите внимание, что соотношение между севером и востоком на небе (как видно снизу) инвертировано относительно стрелок направления на карте Земли (как видно сверху).
На этом изображении показаны невидимые длины волн ближнего инфракрасного света, переведенные в цвета видимого света. Цветной ключ показывает, какие фильтры NIRCam использовались при сборе света. Цвет имени каждого фильтра — это цвет видимого света, используемый для представления инфракрасного света, проходящего через этот фильтр.
Масштабная линейка называется угловыми секундами и является мерой углового расстояния на небе. Одна угловая секунда равна угловой мере 1/3600 одного градуса. В градусе 60 угловых минут, а в угловой минуте 60 угловых секунд. (Угловой диаметр Луны составляет около 30 угловых минут.) Фактический размер объекта, охватывающего одну угловую секунду на небе, зависит от его расстояния от телескопа.
Изображения предоставлены: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Стив Финкельштейн (Юта Остин), Микаэла Бэгли (Юта Остин)

Изображения ранней Вселенной, полученные Уэббом, были подобны океанским волнам, предоставляя новые волны доказательств. «Хаббл уже давно показал, что существует избыток прямоугольных галактик», — объяснил соавтор Марк Уэртас, научный сотрудник Института астрофизики Канарских островов. Но исследователи все еще задаются вопросом: будут ли дополнительные детали лучше проявляться при чувствительности к инфракрасному свету? «Уэбб подтвердил, что Хаббл не упустил никаких дополнительных особенностей в галактиках, которые они оба наблюдали. Кроме того, Уэбб показал нам множество далеких галактик похожей формы, причем все в мельчайших подробностях».

В наших знаниях все еще есть пробелы — исследователям не только понадобится больший размер выборки, чем у Уэбба, чтобы уточнить свойства и точное расположение далеких галактик, но им также придется потратить много времени на настройку и обновление своих моделей, чтобы лучше отражать точные данные. геометрии. Из далеких галактик. «Это первые результаты», — сказала соавтор Элизабет МакГрат, доцент колледжа Колби в Уотервилле, штат Мэн. «Нам нужно глубже изучить данные, чтобы понять, что происходит, но мы очень воодушевлены этими ранними тенденциями».

Ссылка: «Галактики в форме банана: определение трехмерной геометрии галактик с большим красным смещением с использованием JWST-CEERS» Вирадж Пандия, Хаовен Чжан, Марк Уэртас, Картик Дж. Айер, Элизабет МакГрат, Гильермо Барро, Стивен Л. Финкельштейн, Мартин Куиммел , Уильям Дж. Хартли, Генри С. Фергюсон, Жан С. Карталтепе, Джоэл Примак, Авишай Декел, Сандра М. Фабер, Дэвид С. Коу, Грег Л. Брайан, Рэйчел С. Сомервилл, Рикардо О. Аморин, Пабло Аррабаль Аро, Микаэла Б. Бэгли, Эрик Ф. Белл, Эммануэль Бертен, Лука Костантин, Ромель Дэйв, Марк Дикинсон, Роберт Фельдман, Адриано Фонтана, Рафаэль Гавацци, Мауро Джавалеско, Андреа Грациан, Норман А. Гроген, Ючен Го , Чанхун Хан, Пенни Холверда, Лиза Дж. Кьюли, Элисон Киркпатрик, Антон М. Квикмор, Дженнифер М. Лутц, Рэй А. Лукас, Лаура Пинтеричи, Пабло Дж. Перес Гонсалес, Нор Пирцкаль, Дэйл Д. Косевски, Кейси Бабович, Свара Равиндранат, Кейтлин Роуз, Марк Шефер, Рэймонд С. Симмонс, Эмбер Н. Строун, Сандро Такела, Джонатан Р. Трамп, Александр де ла Вега, Стивен М. Уилкинс, Стейн Уиттс, Гуан Ян и Ли Аарон Янг согласились. тот Астрофизический журнал.
arXiv:2310.15232

Космический телескоп Джеймса Уэбба — ведущая в мире обсерватория космической науки. Уэбб разгадывает тайны нашей Солнечной системы, смотрит за пределы далеких миров вокруг других звезд и исследует загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. WEB — это международная программа, возглавляемая НАСА совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА).Европейское космическое агентство) и Канадское космическое агентство.