Sayo nga Uniberso: Ang Labing Layo nga Galaxy "JADES-GS-z14-0" Naghagit sa mga Modelo sa Pagporma sa Galaxy  

Ang spectral analysis sa masanag nga galaxy JADES-GS-z14-0 base sa mga obserbasyon nga gihimo niadtong Enero 2024 nagpadayag sa redshift nga 14.32 nga naghimo niini nga pinakalayo nga galaksiya nga nailhan (kaniadto pinakalayo nga galaksiya nga nailhan mao ang JADES-GS-z13-0 sa redshift sa z = 13.2). Naporma kini sa unang uniberso mga 290 ka milyon ka tuig human sa Big Bang. Ang daghan kaayong kahayag sa bituon nagpasabot nga kini dako ug kapin sa 1,600 ka light years ang gidak-on. Ang ingon nga usa ka masanag, dako ug dako nga galaksiya sa unang uniberso sa cosmic nga kaadlawon nagsupak sa kasamtangan nga pagsabot sa pagporma sa galaksiya. Ang unang mga bituon sa uniberso mao ang mga bituon sa Pop III nga adunay zero-metal o hilabihan ka ubos nga metal. Bisan pa, ang pagtuon sa mga infrared nga kabtangan sa JADES-GS-z14-0 nga galaksiya nagpadayag sa presensya sa oksiheno nga nagpasabut nga pagpadato sa metal nga nagpasabut nga ang mga henerasyon sa dagkong mga bituon nakakompleto na sa ilang mga kurso sa kinabuhi gikan sa pagkahimugso hangtod sa pagbuto sa supernova sa mga 290 milyon ka tuig sa una nga uniberso. Busa, ang mga kabtangan niini nga galaksiya sukwahi sa kasamtangang pagsabot sa pagporma sa galaksiya sa unang uniberso.   

Ang sayo kaayo nga uniberso, sa mga 380,000 ka tuig human sa Big Bang, napuno sa mga ionised nga mga gas ug bug-os nga opaque tungod sa pagsabwag sa mga photon sa libre nga mga electron. Gisundan kini sa neyutral nga panahon sa unang uniberso nga milungtad ug mga 400 ka milyon ka tuig. Niini nga panahon, ang uniberso neyutral ug transparent. Ang unang kahayag mitumaw sa uniberso nga nahimong transparent, nahimong pula nga gibalhin ngadto sa microwave range tungod sa pagpalapad, ug karon nakita nga Cosmic Microwave Background (CMB). Tungod kay ang uniberso napuno sa neyutral nga mga gas, walay optical signal nga gipagawas (busa gitawag nga dark age). Ang dili-ionized nga mga materyales dili mobuga ug kahayag busa kalisud sa pagtuon sa unang uniberso sa neyutral nga panahon. Bisan pa, ang microwave radiation nga 21 cm wavelength (katumbas sa 1420 MHz) nga gipagawas sa bugnaw, neutral nga cosmic hydrogen sa panahon niini nga panahon tungod sa hyperfine nga pagbalhin gikan sa parallel spin ngadto sa mas lig-on nga anti-parallel spin nagtanyag ug mga oportunidad sa mga astronomo. Kining 21 cm nga microwave radiation mahimong redshift sa pag-abot sa yuta ug maobserbahan sa 200MHz ngadto sa 10 MHz frequency isip mga radio wave. Ang Pag-abot (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen) Ang eksperimento nagtumong sa pag-ila sa idlas nga 21-cm nga linya gikan sa Cosmic Hydrogen.  

Ang panahon sa reionization mao ang sunod nga panahon sa kasaysayan sa unang uniberso nga milungtad gikan sa mga 400 ka milyon ka tuig human sa Big Bang ngadto sa 1 ka bilyon ka tuig. Ang mga gas nahimong re-ionized tungod sa taas nga enerhiya nga UV radiations nga gipagawas sa gamhanan nga unang mga bitoon. Ang pagporma sa mga galaksiya ug quasar nagsugod niining panahona. Ang mga suga niini nga panahon pula nga gibalhin ngadto sa pula ug infrared nga mga han-ay. Ang mabag-o nga lawom nga mga pagtuon sa natad usa ka bag-ong sinugdanan sa pagtuon sa una nga uniberso bisan pa ang kasangkaran niini sa pagkuha sa mga primordial nga suga limitado. Gikinahanglan ang infrared observatory nga nakabase sa kawanangan. Ang JWST nag-espesyalisar lamang sa infrared nga astronomiya sa pagtuon sa sayo nga uniberso. 

James Webb Space Telescope (JWST) gilusad niadtong Disyembre 25, 2021. Human niana, ang tt gibutang sa usa ka orbit duol sa Sun–Earth L2 Lagrange nga punto mga 1.5 milyones km gikan sa yuta. Nahimong bug-os kini nga operasyon niadtong Hulyo 2022. Gamit ang mga importanteng siyentipikong instrumento sa barko sama sa NIRCam (Near Infrared Camera), NIRSpec (Near Infrared Spectrograph), MIRI (Mid-Infrared Instrument), ang JWST nangitag optical/infrared signal gikan sa unang mga bituon ug galaxy. naporma sa Uniberso para sa mas maayong pagsabot sa pagkaporma ug ebolusyon sa mga galaksiya ug sa pagkaporma sa mga bituon ug mga sistema sa planeta. Sa niaging duha ka tuig, nakahatag kinig makaiikag nga mga resulta sa eksplorasyon sa cosmic nga kaadlawon (ie, ang panahon sa unang pipila ka gatos ka milyon ka tuig human sa big bang diin natawo ang unang mga galaksiya).  

JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) nga programa 

Kini nga programa nagtumong sa pagtuon sa ebolusyon sa galaxy gikan sa taas nga redshift hangtod sa cosmic nga udto pinaagi sa infrared imaging ug spectroscopy sa GOODS-S ug GOODS-N nga lawom nga natad.  

Sa unang tuig, ang mga tigdukiduki sa JADES nakit-an ang gatusan ka mga kandidato nga galaksiya gikan sa unang 650 ka milyon ka tuig human sa big bang. Sa sayong bahin sa 2023, nakit-an nila ang usa ka galaksiya sa ilang mga datos nga nagpakita nga naa sa pula nga pagbalhin sa 14 nga nagsugyot nga kinahanglan nga usa ka labi ka layo nga galaksiya apan kini hayag kaayo. Usab, kini nagpakita nga bahin sa laing galaksiya tungod sa kaduol. Busa, ilang naobserbahan nga ang ganansya niadtong Oktubre 2023. Gisuportahan sa bag-ong datos nga kini anaa sa pula nga pagbalhin sa 14. Usa ka spectrum niini nga galaksiya gikinahanglan alang sa pag-ila sa nahimutangan sa Lyman-alpha break sa spectrum aron sa pagsukod sa pula nga pagbalhin ug pagtino sa edad. 

Ang Lyman-alpha usa ka spectral emission line sa hydrogen sa Lyman series kung ang mga electron mobalhin gikan sa n=2 ngadto sa n=1. Ang punto sa Lyman-alpha break sa spectrum katumbas sa naobserbahan nga wavelength (λ_obserbahan). Ang pula nga pagbalhin (z) mahimong kalkulado sumala sa pormula z = (λ_obserbahan – λ_pahulay) / λ_pahulay 

JADES-GS-z14-0 nga galaksiya    

Subay niini, ang galaksiya naobserbahan pag-usab niadtong Enero 2024 gamit ang NIRCam (Near Infrared Camera) ug NIRSpec (Near Infrared Spectrograph). Ang spectral analysis naghatag ug klaro nga ebidensya nga ang galaksiya anaa sa redshift nga 14.32, nga naghimo niini nga pinakalayo nga galaksiya nga nailhan (kaniadto pinakalayo nga galaxy record (JADES-GS-z13-0 sa redshift sa z = 13.2). Ginganlan kini og JADES -GS-z14-0, usa ka masanag nga galaksiya sa gilay-on nga 13.5 bilyon ka light years 1,600-light years ang gidak-on nga nagsugyot nga ang mga batan-ong bituon mao ang tinubdan sa kahayag niini Ang ingon nga mga kabtangan dili mohaum sa naglungtad nga mga modelo sa pagporma sa galaksiya.  

Adunay daghang mga sorpresa sa tindahan.  

Ang mga tigdukiduki nakamatikod sa JADES-GS-z14-0 sa mas taas nga wavelength gamit ang MIRI (Mid-Infrared Instrument). Nagpasabot kini sa pagkuha sa makitang-kahayag nga range emissions gikan niini nga galaxy nga red-shifted aron mahimong out of range para sa near-infrared nga mga instrumento. Ang pag-analisar nagpadayag sa presensya sa ionised oxygen nga nagpasabot sa taas nga metallicity sa bitoon. Posible lamang kini kung daghang henerasyon sa mga bituon ang nagkinabuhi na sa ilang mga kurso sa kinabuhi.  

Ang unang mga bituon sa uniberso adunay zero-metal o hilabihan ka ubos-metal. Gitawag sila nga mga bituon sa Pop III o mga bituon sa Population III. Ang mga bituon sa ubos nga metal mao ang mga bituon sa Pop II. Ang mga batan-ong bituon adunay taas nga sulud sa metal ug gitawag nga "Pop I nga mga bituon" o ang mga bituon sa solar nga metal. Uban sa medyo taas nga 1.4% nga metallicity, ang adlaw usa ka bag-o nga bituon. Sa astronomiya, ang bisan unsang elemento nga mas bug-at kay sa helium giisip nga metal. Ang mga kemikal nga dili metal sama sa oxygen, nitrogen ug uban pa mga metal sa konteksto sa kosmolohiya. Ang mga bituon makakuha og metal nga gipadato sa matag henerasyon pagkahuman sa supernova nga panghitabo. Ang pagtaas sa sulud sa metal sa mga bituon nagpakita nga mas bata ang edad.   

Sa pagkonsiderar sa edad sa galaxy nga JADES-GS-z14-0 wala pay 300 ka milyon ka tuig human sa Big Bang, ang mga bituon niini nga galaxy kinahanglan nga Pop III nga mga bituon nga adunay zero-metal nga sulod. Bisan pa, ang MIRI sa JWST nakit-an ang presensya sa oxygen.  

Tungod sa mga obserbasyon ug mga kaplag sa ibabaw, ang mga kabtangan sa unang uniberso nga galaksiya nga JADES-GS-z14-0 wala mahiuyon sa kasamtangang pagsabot sa pagporma sa galaksiya. Sa unsang paagi ang usa ka galaksiya nga adunay ingon niana nga mga bahin mapetsahan ug 290 ka milyon ka tuig human sa Bing Bang? Posible nga daghang mga galaksiya ang madiskobrehan sa umaabot. Tingali adunay lainlaing mga galaksiya sa Cosmic Dawn. 

*** 

mga pakisayran:  

1. Carniani, S., ug uban pa. 2024. Spectroscopic nga kumpirmasyon sa duha ka masanag nga mga galaksiya sa usa ka redshift sa 14. Kinaiyahan (2024). Gipatik 24 Hulyo 2024. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07860-9 . Preprint sa axRiv. Gisumite 28 Mayo 2024. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.18485  

2. Helton JM, ug uban pa 2024. JWST/MIRI photometric detection sa 7.7 μm sa stellar continuum ug nebular emission sa usa ka galaxy sa z>14. Preprint sa axRiv. Gisumite 28 Mayo 2024. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.18462 

3. Ang NASA James Webb Space Telescope. Sayo nga mga highlight - Ang James Webb Space Telescope sa NASA Nakakaplag sa Labing Layo nga Nailhan nga Galaxy. Gi-post 30 Mayo 2024. Anaa sa https://webbtelescope.org/contents/early-highlights/nasas-james-webb-space-telescope-finds-most-distant-known-galaxy 

***