“Vistālākā galaktika jebkad” HD1, iespējams, nav tas, kas šķiet


Nesen astrofizikas pasauli satricināja aizraujošs potenciāls atklājums.

karsts lielais sprādziens

Mākslinieka logaritmisks novērojamā Visuma attēlojums. Saules sistēma piekāpjas Piena Ceļam, kas dod vietu tuvējām galaktikām, kuras pēc tam padodas liela mēroga struktūrai un karstai, blīvai Lielā sprādziena plazmai malā. Katra redzamības līnija, ko varam novērot, satur visus šos laikmetus, taču visattālākā novērotā objekta meklēšana nebūs pabeigta, kamēr nebūsim kartējuši visu Visumu.

(atzīšanu: Pablo Karloss Budasi; Nevienāds mērķis/Wikimedia Commons)

šī galaktika, HD1, tikko tika paziņots kā jaunākā un attālākā galaktika, kāda jebkad redzēta.

tālākā galaktika

Šeit attēlots ar purpursarkanām bultiņām un tikko redzams bez pierādījumiem, šis mazais sarkanais objekts var attēlot vistālāko objektu, kas pašlaik ir zināms Visumā: HD1. Tomēr tā attālums vēl nav galīgi noteikts.

(atzīšanu: Kharane et al.)

Tā kā tā ir 330 miljonus gadu veca, tā pašlaik atrodas 33 miljardu gaismas gadu attālumā: vistālākais jebkad redzētais.

nesasniedzams

Gaisma no jebkuras galaktikas, kas izstarota pēc karstā Lielā sprādziena sākuma pirms 13,8 miljardiem gadu, būtu sasniegusi mūs līdz šim, ja tā pašlaik atrodas aptuveni 46,1 miljarda gaismas gadu robežās. Bet gaismu no senākajām, vistālākajām galaktikām bloķē iejauktā viela, un to sarkano nobīdi izplešas Visums. Abi ir nopietns izaicinājums atklāšanai un brīdina mūs neizdarīt nekādus galīgus secinājumus par to noņemšanu bez pareiziem, nepieciešamajiem datiem.

(atzīšanu: F Summers, A Pagan, L Hustak, G Bacon, Z Levay un L Frattere (STScI))

Tas varētu salūzt vecais ieraksts GN-z11: 407 miljonus gadu vecs un 32 miljardu gaismas gadu attālumā.

vistālāk

Lauka GOODS-N sadaļa, kurā atrodas galaktika GN-z11, visattālākā jebkad novērotā galaktika. Ar sarkano nobīdi 11,1, attālumu 32,1 miljards gaismas gadu un pieņemto Visuma vecumu 407 miljonu gaismas gadu laikā, kad šī gaisma tika izstarota, šis ir tālākais attālums, kādā mēs jebkad esam redzējuši gaismas objektu. Visums. Habla spektroskopiskais apstiprinājums bija galvenais; bez tiem mēs būtu palikuši skeptiski.

(atzīšanu: NASA, ESA, G. Bekons (STScI), A. Fīlds (STScI), P. Ošs (Jēla)

Ja jā, tad tā ir aizraujošs atradums: gaišs, gaišs un, iespējams, mājīgs pirmās patiesi nevainojamās zvaigznes.

Pirmajām zvaigznēm un galaktikām, kas veidojas, ir jābūt III populācijas zvaigznēm: zvaigznēm, kas sastāv tikai no elementiem, kas pirmo reizi radās karstā Lielā sprādziena laikā, proti, 99,999999% tikai ūdeņraža un hēlija. Šāda populācija nekad nav redzēta vai apstiprināta, taču daži cer, ka HD1 to saturēs.

(atzīšanu: Pablo Karloss Budasi/Wikimedia Commons)

Bet pastāv lieliska iespēja, ka HD1 nav rekordists, par kuru plaši ziņots.

Lai gan ir palielinātas, īpaši attālas, ļoti sarkanas un pat infrasarkanās galaktikas, piemēram, tās, kuras ir identificētas šeit Habla galējā dziļajā laukā, daudzas no šīm galaktiku kandidātēm ir izrādījušies vai nu raksturīgi sarkanie un/vai tuvāki iebrucēji, nevis īpaši galaktikas. tālu objekti, no kuriem mēs cerējām, ka tie ir. Bez spektroskopiskā apstiprinājuma maldināšana par objekta kosmisko attālumu ir neveiksmīgs, bet ikdienišķs notikums.

(atzīšanu: NASA, ESA, R Bouwens un G Illingsworth (UC, Santa Cruz))

Jā, tas ir ārkārtīgi sarkanā krāsā, un tam trūkst visas tā īsā viļņa garuma gaismas.

tālākā galaktika

Šajā attēlā parādīti dažādi fotometriskie filtri (iepriekš) un HD1 attēli, kas tos atklāj vai nē, un divas dažādas atbilstības fotometriskiem datiem. Ņemiet vērā, ka, lai gan augstas sarkanās nobīdes atbilstība ir labāka, HD1 galaktikas attālumam nav nekāda spektroskopiska apstiprinājuma.

(atzīšanu: Y. Harikane et al., ApJ, 2022)

Tikai garākā viļņa garuma fotometriskie filtri atklāj objektu vispār.

tālākā galaktika

Pirms veidojas pietiekams skaits zvaigžņu, neitrālie atomi paliek Visuma starpgalaktiskajā vidē, kur tie ar ievērojamu efektivitāti bloķē ultravioleto un redzamo zvaigžņu gaismu. Bez spektroskopiskā apstiprinājuma, kā tas ir GN-z11, bet ne HD1, ieteicams ievērot piesardzību.

(atzīšanu: Harikane et al., NASA, EST un P. Oesch/Yale)

Tas atbilst objektam aiz “Neitrālu atomu sienaPirms reionizācijas.

reionizācija

Shematisks Visuma vēstures attēlojums ar uzsvaru uz rejonizāciju. Pirms zvaigžņu vai galaktiku veidošanās Visums bija pilns ar gaismu bloķējošiem, neitrāliem atomiem. Lielākā daļa Visuma tiks rejonizēta tikai pēc 550 miljoniem gadu, daži reģioni tiks pilnībā rejonizēti agrāk, bet citi vēlāk. Pirmie lielākie reionizācijas viļņi sākas aptuveni 250 miljonu gadu vecumā, savukārt dažas laimīgās zvaigznes var veidoties tikai 50 līdz 100 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena. Izmantojot pareizos rīkus, piemēram, Džeimsa Veba kosmosa teleskopu, mēs varam sākt atklāt agrākās galaktikas.

(atzīšanu: SG Djorgovski et al., Caltech; Caltech Digital Media Center)

Bet tikai spektroskopija var ar absolūtu noteiktību noteikt galaktikas sarkano nobīdi.

Tikai sadalot gaismu no attāla objekta tā viļņa garuma komponentos un identificējot atomu vai jonu elektronu pāreju pazīmes, kuras var saistīt ar sarkano nobīdi un līdz ar to paplašināmo Visumu, var noteikt uzticamu sarkano nobīdi (un līdz ar to attālumu). lai būtu ieradies. Šis pierādījums šodien trūkst HD1 un HD2.

(atzīšanu: Vesto Slipher, 1917, Proc. Amerika Fils Sozs.)

Vairākas spektrālās līnijas, kas saistītas ar kvantu pārejām, parāda, cik spēcīgi izstarotā gaisma tiek sarkanā nobīde ar izplešanās Visumu.

paplašinās Visums

Šī vienkāršotā animācija parāda, kā gaisma mainās sarkanā krāsā un kā laika gaitā mainās attālumi starp nesaistītiem objektiem izplešanās Visumā. Tikai sasaistot izstarotās gaismas viļņa garumu ar novēroto gaismu, var izmērīt sarkano nobīdi ar jebkādu ticamības pakāpi.

(atzīšanu: Robs Knops)

HD1 ir tikai viena kandidātlīnija, un tās noteikšanas nozīme ir zem 5σ sliekšņa.

Galaktikas HD1 spektru ansamblī, ko reģistrē mūsu visspēcīgākās observatorijas, tostarp ALMA, vienai līnijai parādās tikai viens provizorisks paraksts: divkārši jonizēta skābekļa līnija. Tās pārliecība nesasniedz “zelta standartu”, kas nepieciešams, lai paziņotu par atklājumu.

(atzīšanu: Y. Harikane et al., ApJ, 2022)

“Citajam” attālajam kandidātam HD2 vispār nav spektra līniju.

Ekspozīcijas dažādās fotometriskajās joslās (augšpusē) kandidātgalaktikas HD2, kā arī divas iespējamās spektrālās atbilstības (līknes) datu punktiem (sarkans). Ņemiet vērā, ka, lai gan priekšroka tiek dota augstas sarkanās nobīdes (z = 12) risinājumam, nevis zemas sarkanās nobīdes (z = 3, 5) interpretācijai, abi ir iespējami, un nav pieejams nepārprotams spektroskopijas signāls.

(atzīšanu: Y. Harikane et al., ApJ, 2022)

Gaidot spektroskopisko apstiprinājumu, ieteicams ievērot piesardzību, jo nav iespējams viennozīmīgi noteikt attālumus.

Pilns publicētais kandidātgalaktikas HD1 spektrs vispār neliecina par galīgu spektrālās līnijas noteikšanu. Sarkanā bultiņa atbilst divkārši jonizētas skābekļa līnijas kandidāta signālam. Bez būtiskiem datiem mēs nevaram atbildīgi secināt, ka šī patiešām ir visattālākā galaktika, kādu mēs jebkad esam redzējuši. Tā nevar būt.

(atzīšanu: Y. Harikane et al., ApJ, 2022)

Pārsvarā Mute Monday stāsta astronomisku stāstu attēlos, vizuālos materiālos un ne vairāk kā 200 vārdos. runā mazāk; smaidi vairāk