NASA’nın Webb Teleskobu, erken evren الكون’in sırlarını ortaya çıkarmak için kuasarları kullanarak zamanda geriye bakacak.

Bu, merkezinde parlak bir kuasar yıldızı olan bir galaksinin bir sanatçının konseptidir. Bir kuasar, kütlesi güneşin kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı olan çok parlak, uzak ve aktif süper kütleli bir kara deliktir. Evrendeki en parlak şeyler arasında, bir kuasarın ışığı, ev sahibi galaksideki tüm yıldızların ışığından daha üstündür. Kuasarlar düşen madde ile beslenirler ve içinde bulundukları galaksileri oluşturan rüzgar ve radyasyon sellerini serbest bırakırlar. Bilim adamları, Webb’in benzersiz yeteneklerini kullanarak, evrendeki en uzak ve parlak kuasarlardan altısını inceleyecekler. Kredi: NASA, ESA ve J. Olmsted (STScI)

Kuasarlar, Güneş’in kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı kütleye sahip, son derece parlak, uzak, aktif kara deliklerdir. Genellikle galaksilerin merkezinde bulunurlar, düşen maddelerle beslenirler ve fantastik radyasyon selleri salıverirler. Evrendeki en parlak şeylerden biri olan kuasar ışığı, ev sahibi galaksideki tüm yıldızları topluca aydınlatır ve jetleri ve rüzgarları, içinde bulunduğu galaksiyi şekillendirir.

Bu yıl piyasaya sürülmesinden kısa bir süre sonra, bir bilim adamları ekibi NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu en uzak ve en parlak altı kuasar üzerinde eğitecek. Bu kuasarların ve ev sahibi gökadaların özelliklerini ve çok erken evrende galaktik evrimin ilk aşamalarında nasıl birbirlerine bağlı olduklarını inceleyecekler. Ekip ayrıca, özellikle evrenin çok genç olduğu zamanlarda sona eren kozmik yeniden iyonlaşma döneminde, galaksiler arası uzaydaki gazı incelemek için kuasarları kullanacak. Bunu, Webb’in düşük ışık seviyelerine karşı aşırı duyarlılığı ve etkileyici açı çözünürlüğü ile başaracaklar.

(Tam diyagramı görmek için resme tıklayın.) 13 milyar yıldan fazla bir süre önce, yeniden iyonlaşma çağında, evren tamamen farklı bir yerdi. Galaksiler arası gaz, enerjik ışık için fazla opaktı ve genç galaksilerin gözlemlenmesini zorlaştırıyordu. Evrenin tamamen iyonize veya şeffaf olmasına izin veren ve sonunda bugün evrenin çoğunda tespit edilen “bariz” koşullara yol açan şey nedir? James Webb Uzay Teleskobu, evrenin tarihindeki bu büyük değişimi anlamamıza yardımcı olmak için yeniden iyonlaşma döneminde var olan şeyler hakkında daha fazla bilgi toplamak için uzayın derinliklerine inecek. Kredi: NASA, ESA ve J.Kang (STScI)

Webb: Genç Evreni Ziyaret Etmek

Webb evrenin derinliklerine bakarken, aslında zamanda geriye bakıyor olacak. Bu uzak kuasarlardan gelen ışık, Evren çok gençken Webb’e yolculuğuna başladı ve ulaşması milyarlarca yıl sürdü. Olayları bugün olduğu gibi değil, uzun zaman önce olduğu gibi göreceğiz.

“Çalıştığımız tüm bu kuasarlar, evrenin 800 milyon yaşından küçük veya şu anki yaşının yüzde 6’sından daha az olduğu çok erken zamanlarda var oldular. Dolayısıyla bu gözlemler bize galaksilerin evrimini ve oluşumunu inceleme fırsatı veriyor. ve süper kütleli kara deliklerin bu ilk zamanlardaki evrimi. Çok fazla,” diye açıklıyor ekip üyesi Santiago Arribas, Madrid, İspanya’daki Astrobiyoloji Merkezi’nde Astrofizik Bölümü’nde Araştırma Profesörü. Arribas ayrıca Webb’in Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec) Enstrüman Bilimi Ekibinin bir üyesidir.

(Tam diyagramı görmek için resmin üzerine tıklayın.) Evren genişliyor ve bu genişleme, kozmik kırmızıya kayma olarak bilinen bir fenomende uzayda seyahat eden ışığı uzatıyor. Kırmızıya kayma ne kadar büyük olursa, ışığın kat ettiği mesafe o kadar büyük olur. Sonuç olarak, ilk ve en uzak galaksilerden gelen ışığı görmek için kızılötesi dedektörlerle donatılmış teleskoplar gereklidir. Kredi: NASA, ESA ve L. Hustak (STSci)

Bu çok uzak nesnelerden gelen ışık, uzayın genişlemesi nedeniyle gerildi. Bu, kozmik kırmızıya kayma olarak bilinir. Işık ne kadar uzaklaşırsa, kırmızıya kayma o kadar büyük olur. Aslında, erken evrenden gelen görünür ışık o kadar gerilir ki, bize ulaştığında kızılötesi radyasyona dönüşür. Kızılötesi olarak ayarlanmış bir dizi enstrümanla Webb, bu tür ışığı incelemek için benzersiz bir şekilde uygundur.

Kuasarların, galaksilerinin, ev sahibi ortamlarının ve güçlü akışlarının incelenmesi

Ekibin çalışacağı kuasarlar yalnızca evrendeki en uzaklar arasında değil, aynı zamanda en parlaklar arasında yer alıyor. Bu kuasarlar genellikle en yüksek kara delik kütlesine sahiptirler ve aynı zamanda en yüksek yığılma oranlarına sahiptirler – malzemenin kara deliklere düşme oranları.

Chris, “En parlak kuasarları gözlemlemekle ilgileniyoruz, çünkü çekirdeklerinde ürettikleri çok yüksek miktarda enerji, kuasar akışı ve ısıtma gibi mekanizmalar yoluyla ev sahibi gökada üzerinde en büyük etkiye yol açmalıdır.” Dedi. Willott, Victoria, British Columbia’daki Kanada Ulusal Araştırma Konseyi’nin (NRC) Herzberg Astronomi ve Astrofizik Araştırma Merkezi’nde araştırmacı bilim adamı. Willott ayrıca CSA’nın Webb Proje Bilimcisidir. “Bu kuasarları, ev sahibi galaksiler üzerinde en büyük etkiye sahip oldukları anda gözlemlemek istiyoruz.”

Süper kütleli kara delik tarafından madde biriktiğinde büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerji ısınır ve çevredeki gazı dışarı doğru iter, yıldızlararası uzayı tsunami gibi delip geçen güçlü çıkışlar oluşturarak ev sahibi galakside hasara neden olur.

Süper kütleli bir kara delikten jetlerin ve rüzgarların ev sahibi galaksiyi nasıl etkilediğini ve milyonlarca yıl boyunca yüz binlerce ışıkyılı uzaklıktaki uzayı nasıl etkilediğini izleyin. Kredi: NASA, ESA ve L. Hustak (STScI)

Çıkışlar, galaksilerin evriminde önemli bir rol oynar. Gaz yıldız oluşumunu besler, bu nedenle çıkışlar nedeniyle gaz çıkarıldığında yıldız oluşum hızı azalır. Bazı durumlarda, çıkışlar o kadar güçlüdür ki, ev sahibi galaksideki yıldız oluşumunu tamamen durdurabilecek kadar büyük miktarda gaz çıkarırlar. Bilim adamları ayrıca, gaz, toz ve elementlerin galaksi içinde büyük mesafeler boyunca yeniden dağıtıldığı veya hatta galaksiler arası uzaya – galaksiler arası ortama gönderilebildiği ana mekanizmanın dışarı akışları olduğuna inanıyorlar. Bu, hem ev sahibi galaksinin hem de galaksiler arası ortamın özelliklerinde temel değişiklikleri tetikleyebilir.

Yeniden iyonlaşma çağında galaksiler arası uzayın özelliklerinin incelenmesi

13 milyar yıldan fazla bir süre önce, evren çok gençken, manzara net olmaktan çok uzaktı. Galaksiler arasındaki nötr gaz, evreni bazı ışık türlerine karşı opak hale getirdi. Yüz milyonlarca yıl boyunca, galaksiler arası ortamdaki nötr gaz, ultraviyole ışığa karşı şeffaf hale getirilerek yüklendi veya iyonlaştı. Bu döneme yeniden iyonlaşma dönemi denir. Fakat bugün evrenin çoğunda tespit edilen “bariz” koşulları yaratan yeniden iyonlaşmaya ne yol açtı? Webb, evrenin tarihindeki bu büyük dönüşüm hakkında daha fazla bilgi toplamak için uzayı araştıracak. Gözlemler, astrofizikteki en büyük sınırlardan biri olan yeniden iyonlaşma çağını anlamamıza yardımcı olacak.

Ekip, kuasar ile aramızdaki gazı incelemek için arka plan ışık kaynakları olarak kuasarları kullanacak. Bu gaz, belirli dalga boylarında kuasar ışığını emer. Görüntüleme spektroskopisi adı verilen bir teknikle, karışan gazdaki absorpsiyon hatlarını arayacaklar. Ve kuasar ne kadar parlaksa, spektrumdaki bu absorpsiyon çizgisi özellikleri o kadar güçlüdür. Bilim adamları gazın nötr mü yoksa iyonize mi olduğunu belirleyerek evrenin ne kadar nötr olduğunu ve bu yeniden iyonlaşma sürecinin o belirli noktada ne kadar gerçekleştiğini öğrenecekler.

James Webb Uzay Teleskobu, görüntüleri ve spektrumları aynı anda yakalamak için Entegre Alan Birimi (IFU) adı verilen yenilikçi bir araç kullanacak. Bu video, IFU’nun nasıl çalıştığına dair temel bir genel bakış sağlar. Kredi: NASA, ESA, CSA ve L. Hustak (STScI)

Kanada Uzay Ajansı’na bağlı olan ancak çalışan ekip üyesi Camilla Pacifici, “Evreni incelemek istiyorsanız, çok parlak arka plan kaynaklarına ihtiyacınız var. Uzak evrende bir kuasar mükemmel bir şeydir, çünkü yeterince aydınlıktır” dedi. Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde bir enstrüman bilimcisi olarak.Böylece bunu çok iyi görebiliyoruz.Baltimore’da.“Evren evrimleştiği için erken evreni incelemek istiyoruz ve nasıl başladığını bilmek istiyoruz.”

Ekip, gökbilimcilerin “metaller” dediği, hidrojen ve helyumdan daha ağır elementleri aramak için NIRSpec kullanarak kuasarlardan gelen ışığı analiz edecek. Bu elementler ilk yıldızlarda ve ilk galaksilerde oluşmuş ve dışarı akışlarla dışarı atılmıştır. Gaz, orijinal olarak içinde bulunduğu galaksilerden dışarı çıkar ve galaksiler arası ortama girer. Ekip, bu ilk “metallerin” oluşumunu ve bu erken çıkışlar tarafından galaksiler arası ortama nasıl itildiklerini ölçmeyi planlıyor.

ağ gücü

Webb, çok düşük ışık seviyelerini tespit edebilen oldukça hassas bir teleskoptur. Bu önemlidir, çünkü kuasarlar doğaları gereği çok parlak olsalar da, bu ekibin gözlemleyecekleri evrendeki en uzak nesneler arasındadır. Aslında o kadar uzaktalar ki Webb’in alacağı sinyaller çok çok düşük. Bu bilim ancak Webb’in olağanüstü duyarlılığı ile gerçekleştirilebilir. Webb ayrıca, kuasarın ışığını ev sahibi gökadadan ayırmayı mümkün kılan mükemmel açısal çözünürlük sağlar.

Burada açıklanan kuasar programları Garantili zaman notları NIRSpec’in spektral yeteneklerini içeren.

James Webb Uzay Teleskobu, 2021’de fırlatıldığında dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevi olacak. Webb, güneş sistemimizin gizemlerini çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyaların ötesine bakacak ve evrenin gizemli yapılarını ve kökenlerini araştıracak. bizim yerimiz orda Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı ile birlikte NASA tarafından yönetilen uluslararası bir programdır.