천문학자들은 JWST에 의해 발견되고 확인된 가장 멀리 알려진 은하를 보고합니다.

국제 천문학자 팀이 JWST(James Webb Space Telescope)의 데이터를 사용하여 지금까지 확인된 가장 오래되고 먼 은하를 발견했습니다. 망원경은 134억년 전에 이 은하에서 방출된 빛을 포착했는데, 이는 우주가 현재 나이의 2%에 불과했던 빅뱅 이후 4억년이 채 안 된 은하의 연대를 의미합니다.

JWST의 초기 관측은 이전에 허블 우주 망원경으로 관측한 것처럼 먼 거리에 있는 여러 후보 은하를 산출했습니다. 이제 이러한 표적 중 4개는 장거리 분광 관측을 통해 확인되었으며, 이는 안전한 거리 측정을 제공할 뿐만 아니라 천문학자들이 은하의 물리적 특성을 특성화할 수 있게 합니다.

“우리는 먼 우주에서 환상적으로 초기에 은하를 발견했습니다. “JWST를 사용하여 처음으로 우리는 이제 그렇게 먼 은하를 찾은 다음 분광법으로 그들이 실제로 멀리 떨어져 있음을 확인할 수 있습니다.”

천문학자들은 적색 편이를 결정하여 은하까지의 거리를 측정합니다. 우주의 팽창으로 인해 멀리 있는 물체는 우리에게서 멀어지는 것처럼 보이고 그 빛은 도플러 효과에 의해 더 길고 붉은 파장으로 늘어납니다. 다양한 필터를 통해 캡처된 이미지를 기반으로 하는 측광 기술은 적색 편이 추정치를 제공할 수 있지만 최종 측정에는 물체의 빛을 구성 요소 파장으로 분리하는 분광법이 필요합니다.

(전체 그래프를 보려면 이미지를 클릭하십시오.) 우주는 팽창하고 있으며, 그 팽창은 우주 적색편이로 알려진 현상으로 우주를 여행하는 빛을 팽창시키고 있습니다. 적색편이가 클수록 빛이 이동한 거리가 더 멀다. 그 결과 가장 먼 은하계에서 나오는 빛을 보려면 적외선 감지기가 있는 망원경이 필요합니다. 크레딧: NASA, ESA 및 L. Hustak(STSci)

새로운 결과는 10보다 높은 적색편이를 가진 4개의 은하에 초점을 맞추고 있습니다. 허블이 처음 관측한 2개의 은하는 10.38과 11.58의 적색편이를 확인했습니다. JWST 이미지에서 모두 감지된 가장 멀리 떨어져 있는 두 은하는 13.20과 12.63의 적색편이를 가지고 있어 지금까지 분광학으로 확인된 가장 먼 은하가 되었습니다. 13.2의 적색편이는 약 135억 년에 해당합니다.

“이것들은 JWST 이전에 발견되었을 것이라고 상상했던 것보다 훨씬 더 멀리 떨어져 있습니다.”라고 Robertson은 말했습니다. 적색편이 13에서 우주의 나이는 겨우 3억 2500만 년입니다.

Hertfordshire 대학(영국)의 Robertson과 Emma Curtis Lake는 아직 상호 검토 과정을 거치지 않은 연구 결과에 대한 두 개의 논문의 주 저자입니다(아래 링크 참조).

이러한 관찰은 Webb의 온보드 기기인 근적외선 카메라(NIRCam)와 근적외선 분광복사계(NIRSpec)의 개발을 이끈 과학자들의 협력으로 이루어졌습니다. 더 희미하고 오래된 은하에 대한 검색은 이러한 장치에 대한 개념의 주요 원동력이었습니다. 2015년에 장비 팀은 함께 모여 JWST Advanced Deep Extragalactic Survey(JADES)를 제안했습니다. 이 프로그램은 망원경으로 한 달이 조금 넘는 시간이 걸렸으며 초기 우주에 대한 전례 없는 깊이의 전망을 제공하도록 설계되었습니다. 그리고 세부 사항. JADES는 10개국에서 온 80명 이상의 천문학자들의 국제적 협력체입니다.

“이 결과는 NIRCam 팀과 NIRSpec이 이 모니터링 프로그램을 구현하기 위해 함께 모인 이유의 절정입니다.

JADES 프로그램은 NIRCam으로 시작하여 10일 이상의 임무 시간을 사용하여 Hubble Ultra-Depth Field 안팎의 작은 하늘을 관찰했습니다. 천문학자들은 거의 모든 대형 망원경을 사용하여 20년 이상 이 지역을 연구해 왔습니다. JADES 팀은 적외선 파장의 9가지 범위에서 이 필드를 관찰하여 각각 수십억 광년에 해당하는 거의 100,000개의 멀리 떨어진 은하를 드러내는 놀라운 이미지를 포착했습니다.

그런 다음 팀은 250개의 희미한 은하에서 빛을 수집하기 위해 3일의 관찰 기간 동안 NIRSpec 분광계를 사용했습니다. 이것은 정확한 적색편이 측정을 산출했고 이 은하들에 있는 가스와 별들의 특성을 밝혀냈습니다.

“이러한 측정을 통해 우리는 은하의 본질적인 밝기를 알 수 있고 얼마나 많은 별이 있는지 알아낼 수 있습니다.”라고 Robertson은 말했습니다. “이제 우리는 시간이 지남에 따라 은하계가 어떻게 함께 모이는지를 실제로 지도화할 수 있습니다.”

공동 저자인 영국 케임브리지 대학의 산드로 데킬라(Sandro Tequila)는 “초기 진화 시기를 이해하지 않고 은하계를 이해하기는 어렵다. . 은하계에 대한 많은 질문들이 변혁의 기회를 기다리고 있습니다.” Webb과 우리는 이 이야기를 공개하는 데 한 역할을 할 수 있게 되어 매우 기쁩니다.”

Robertson에 따르면, 이 초기 은하의 별 형성은 그들이 관찰된 나이보다 대략 1억 년 전에 시작되었을 것이며, 첫 번째 별의 형성은 약 2억 2500만 년 후에 시작되었을 것입니다.[{” attribute=””>Big Bang.

“We are seeing evidence of star formation about as early as we could expect based on our models of galaxy formation,” he said.

Other teams have identified candidate galaxies at even higher redshifts based on photometric analyses of JWST images, but these have yet to be confirmed by spectroscopy. JADES will continue in 2023 with a detailed study of another field, this one centered on the iconic Hubble Deep Field, and then a return to the Ultra Deep Field for another round of deep imaging and spectroscopy. Many more candidates in the field await spectroscopic investigation, with hundreds of hours of additional time already approved.

For more on this research, see NASA’s Webb Space Telescope Discovers Earliest Galaxies in the Universe.

References:

“Discovery and properties of the earliest galaxies with confirmed distances” by B. E. Robertson, S. Tacchella, B. D. Johnson, K. Hainline, L. Whitler, D. J. Eisenstein, R. Endsley, M. Rieke, D. P. Stark, S. Alberts, A. Dressler, E. Egami, R. Hausen, G. Rieke, I. Shivaei, C. C. Williams, C. N. A. Willmer, S. Arribas g, N. Bonaventura, A. Bunker, A. J. Cameron, S. Carniani, S. Charlot, J. Chevallard, M. Curti, E. Curtis-Lake, F. D’Eugenio, P. Jakobsen, T. J. Looser, N. Lützgendorf, R. Maiolino, M. V. Maseda, T. Rawle, H.-W. Rix, R. Smit, H. Übler, C. Willott, J. Witstok, S. Baum, R. Bhatawdekar, K. Boyett, Z. Chen, A. de Graaff, M. Florian, J. M. Helton, R. E. Hviding, Z. Ji, N. Kumari, J. Lyu, E. Nelson, L. Sandles, A. Saxena, K. A. Suess, F. Sun, M. Topping and I. E. B. Wallace, 17 November 2022, Astrophysics > Astrophysics of Galaxies.
arXiv:2212.04480

“Spectroscopic confirmation of four metal-poor galaxies at z=10.3-13.2” by Emma Curtis-Lake, Stefano Carniani, Alex Cameron, Stephane Charlot, Peter Jakobsen, Roberto Maiolino, Andrew Bunker, Joris Witstok, Renske Smit, Jacopo Chevallard, Chris Willott, Pierre Ferruit, Santiago Arribas, Nina Bonaventura, Mirko Curti, Francesco D’Eugenio, Marijn Franx, Giovanna Giardino, Tobias J. Looser, Nora Lützgendorf, Michael V. Maseda, Tim Rawle, Hans-Walter Rix, Bruno Rodriguez del Pino, Hannah Übler, Marco Sirianni, Alan Dressler, Eiichi Egami, Daniel J. Eisenstein, Ryan Endsley, Kevin Hainline, Ryan Hausen, Benjamin D. Johnson, Marcia Rieke, Brant Robertson, Irene Shivaei, Daniel P. Stark, Sandro Tacchella, Christina C. Williams, Christopher N. A. Willmer, Rachana Bhatawdekar, Rebecca Bowler, Kristan Boyett, Zuyi Chen, Anna de Graaff, Jakob M. Helton, Raphael E. Hviding, Gareth C. Jones, Nimisha Kumari, Jianwei Lyu, Erica Nelson, Michele Perna, Lester Sandles, Aayush Saxena, Katherine A. Suess, Fengwu Sun, Michael W. Topping, Imaan E. B. Wallace and Lily Whitler, 8 December 2022, Astrophysics > Astrophysics of Galaxies.
arXiv:2212.04568