Banyak galaksi awal tampak seperti bihun dan papan selancar

Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA telah mengungkapkan bahwa galaksi-galaksi di alam semesta awal sebagian besar menyerupai bentuk memanjang, seperti papan selancar dan mie kolam, daripada bentuk bulat. Penemuan ini, berdasarkan analisis gambar inframerah-dekat dari survei CEERS, merupakan penemuan penting tentang struktur galaksi awal dan memperluas wawasan yang diberikan oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble. Kredit gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Michaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)

Gantung sepuluh! Para peneliti yang menggunakan Webb menemukan bahwa banyak galaksi jauh memiliki piringan elips datar dan bentuk seperti tabung, bukan struktur spiral atau elips.

Siap menerjang “gelombang” kosmis dengan menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb? Seperti penjaga pantai yang bertugas, Webb mengamati cakrawala dan melihat galaksi jauh dalam bentuk bola voli, Frisbee, papan selancar, dan papan selancar.

Para peneliti yang menganalisis data Webb juga menemukan bahwa galaksi mirip papan selancar dan galaksi mie lebih banyak ditemukan ketika alam semesta berusia antara 600 juta hingga 6 miliar tahun. Hal ini bertentangan dengan apa yang sebelumnya kami konfirmasikan untuk galaksi yang lebih dekat ke “pantai” dengan teleskop lain. Galaksi-galaksi terdekat sering kali berbentuk spiral berbatas jelas dengan lengan berbintang, yang juga terlihat seperti piring terbang, atau ellipsoid halus, yang juga terlihat seperti bola terbang.

Belum jelas apakah bentuk galaksi baru telah berevolusi sepanjang waktu kosmik. Penelitian di masa depan diperlukan untuk mengetahui bagaimana geometri 3D galaksi telah berubah selama lebih dari 13 miliar tahun.

Ini adalah contoh galaksi jauh yang ditangkap oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA dalam Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS).
Penelitian CEERS baru-baru ini yang dipimpin oleh Viraj Pandya, Rekan Hubble NASA di Universitas Columbia di New York, menunjukkan bahwa galaksi sering kali tampak datar dan memanjang, seperti spageti atau papan selancar (di sepanjang baris atas).
Galaksi tipis berbentuk lingkaran berbentuk cakram, yang menyerupai piring terbang, adalah kelompok besar berikutnya (kiri bawah dan tengah).
Terakhir, galaksi berbentuk bola, atau bola terbang, merupakan bagian terkecil dari temuannya (kanan bawah).
Diperkirakan semua galaksi ini ada ketika alam semesta berusia antara 600 juta hingga 6 miliar tahun.
Kredit gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Michaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)

Webb menunjukkan bahwa banyak galaksi awal berbentuk seperti bihun dan papan selancar

Peneliti menganalisis gambar dari NASATeleskop Luar Angkasa James Webb telah menemukan bahwa galaksi-galaksi di alam semesta awal sering kali berbentuk datar dan memanjang, seperti papan selancar dan bilyar – dan jarang berbentuk bulat, seperti bola voli atau frisbee. “Sekitar 50 hingga 80% galaksi yang kami pelajari tampak datar dalam dua dimensi,” jelas penulis utama Viraj Pandya, Hubble Fellow di NASA. Universitas Columbia di New York. “Galaksi yang terlihat seperti bihun atau papan selancar tampaknya sangat umum di alam semesta awal, dan hal ini mengejutkan karena jarang terjadi di dekatnya.”

Tim fokus pada berbagai gambar inframerah-dekat yang disediakan oleh Webb, yang dikenal sebagai Cosmic Evolution Early Evolution Science Survey (CEERS), yang darinya mereka mengekstraksi galaksi-galaksi yang diperkirakan sudah ada ketika alam semesta berusia antara 600 juta hingga 6 miliar tahun. .

Meskipun sebagian besar galaksi jauh terlihat seperti papan selancar dan bilyar, galaksi lain berbentuk seperti piring terbang dan bola voli. “Bola terbang” atau galaksi berbentuk bola tampaknya merupakan jenis galaksi yang paling padat di “samudera” kosmik dan juga sering kali paling tidak terdefinisi. Frisbee ditemukan berukuran sebesar papan selancar dan galaksi berbentuk spageti di sepanjang “cakrawala”, namun mereka menjadi lebih umum di dekat “pantai” di alam semesta tetangga. (Bandingkan dalam ilustrasi di bawah.)

Tim Pandya mengidentifikasi empat klasifikasi utama, yang ditunjukkan di atas sebagai objek 3D dan potongan melintang. Mereka diurutkan dari yang paling sedikit hingga yang paling sering.
Di kiri atas, pemindaian Webb menunjukkan klasifikasi yang jarang terjadi di alam semesta awal, namun umum saat ini: galaksi yang berbentuk bola, atau galaksi voli.
Di kanan atas terdapat piringan bundar datar atau piring terbang, yang lebih umum.
Bentuk galaksi yang mendominasi periode awal ini tampak datar dan memanjang, seperti papan selancar di kiri bawah, atau mie kolam renang di kanan bawah. Sepasang klasifikasi ini mencakup sekitar 50 hingga 80 persen dari seluruh galaksi jauh yang telah mereka pelajari sejauh ini – sebuah kejutan karena bentuk-bentuk ini jarang terjadi di dekatnya.
Kredit gambar: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmstead (STScI), Viraj Pandya (Columbia), Hawen Zhang (Universitas Arizona), Lucy Redding-Ekanda (Simmons Foundation)

Kategori yang akan kita miliki Bima Sakti Apakah galaksi akan runtuh jika kita dapat memutar balik waktu miliaran tahun? “Dugaan terbaik kami adalah bahwa itu mungkin tampak seperti papan selancar,” kata rekan penulis Hawen Zhang, seorang kandidat doktor di Universitas Arizona di Tucson. Hipotesis ini sebagian didasarkan pada bukti baru dari Webb, yang menyatakan bahwa para ahli teori “memutar balik waktu” untuk memperkirakan massa Bima Sakti miliaran tahun yang lalu, yang terkait dengan bentuknya pada saat itu.

Galaksi-galaksi jauh ini juga jauh lebih kecil massanya dibandingkan galaksi-galaksi spiral dan elips di dekatnya, yang merupakan cikal bakal galaksi-galaksi yang lebih masif seperti galaksi kita. “Pada masa awal alam semesta, galaksi memiliki waktu yang jauh lebih sedikit untuk berkembang,” kata Karthik Iyer, rekan penulis dan NASA Hubble Fellow di Universitas Columbia. “Mengidentifikasi kelas-kelas tambahan dari galaksi-galaksi awal merupakan hal yang menarik – ada banyak hal yang harus dianalisis sekarang. Kita sekarang dapat mempelajari bagaimana bentuk-bentuk galaksi berhubungan dengan penampakannya dan memberikan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana mereka terbentuk secara lebih rinci.

Galaksi kita, Bima Sakti, memiliki lubang hitam supermasif di intinya yang dikelilingi oleh tonjolan pusat bintang kuning kuno. Di luarnya terdapat lengan spiral kebiruan yang dipenuhi bintang-bintang muda, bintang-bintang yang baru terbentuk, dan jalur-jalur debu gelap. Kredit: NASA dan STScI

Sensitivitas Webb, gambar resolusi tinggi, dan spesialisasi dalam cahaya inframerah memungkinkan tim melakukan pekerjaan cepat dalam mengkarakterisasi dan mengembangkan model geometris 3D dari banyak galaksi CEERS. Pandya juga mengatakan pekerjaan mereka tidak akan mungkin terjadi tanpa penelitian ekstensif yang dilakukan para astronom menggunakan NASA Teleskop Luar Angkasa Hubble.

Selama beberapa dekade, Hubble telah membuat kita terpesona dengan gambar-gambar beberapa galaksi tertua, dimulai dari galaksi pertama “Lapangan Dalam” pada tahun 1995 dan melanjutkan survei inti yang dikenal sebagai Survei Inframerah Dekat Ekstragalaktik Dalam Warisan Kosmik. Survei langit dalam seperti ini telah menghasilkan statistik yang jauh lebih besar, sehingga mendorong para astronom untuk membuat model 3D yang kuat dari galaksi-galaksi jauh di seluruh dunia. Waktu kosmik. Saat ini, Webb membantu memajukan upaya ini, menambah koleksi galaksi jauh yang berada di luar jangkauan Hubble, dan mengungkap alam semesta awal dengan lebih detail daripada yang mungkin dilakukan sebelumnya.

Ini adalah bagian dari Survei Sains Rilis Awal Evolusi Kosmik (CEERS), yang terdiri dari beberapa indikator inframerah-dekat dari NIRCam (Kamera Inframerah Dekat) di Teleskop Luar Angkasa James Webb. Pengamatan ini berada dalam wilayah yang sama yang dipelajari oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble, yang dikenal sebagai Groth Extension Bar.
Panah kompas utara dan timur menunjukkan arah bayangan di langit. Perhatikan bahwa hubungan antara utara dan timur di langit (dilihat dari bawah) berbanding terbalik dengan panah arah di peta bumi (dilihat dari atas).
Gambar ini menunjukkan panjang gelombang cahaya inframerah-dekat yang tak kasat mata yang diterjemahkan ke dalam warna cahaya tampak. Tombol warna menunjukkan filter NIRCam mana yang digunakan saat mengumpulkan cahaya. Warna setiap nama filter adalah warna cahaya tampak yang digunakan untuk mewakili cahaya inframerah yang melewati filter tersebut.
Bilah skala disebut detik busur, dan merupakan ukuran jarak sudut di langit. Satu detik busur sama dengan ukuran sudut 1/3600 satu derajat. Ada 60 menit busur dalam satu derajat dan 60 detik busur dalam satu menit busur. (Diameter sudut Bulan adalah sekitar 30 menit busur.) Ukuran sebenarnya suatu benda yang menutupi satu detik busur di langit bergantung pada jaraknya dari teleskop.
Kredit gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Michaela Bagley (UT Austin)

Gambaran Webb tentang alam semesta awal seperti gelombang laut, memberikan gelombang bukti baru. “Hubble telah lama menunjukkan bahwa terdapat kelebihan galaksi persegi panjang,” jelas rekan penulis Mark Huertas, seorang ilmuwan peneliti di Institut Astrofisika Kepulauan Canary. Namun para peneliti masih bertanya-tanya: Apakah detail tambahan akan tampak lebih baik dengan sensitivitas terhadap cahaya inframerah? “Webb mengonfirmasi bahwa Hubble tidak melewatkan fitur tambahan apa pun di galaksi yang mereka berdua amati. Selain itu, Webb menunjukkan kepada kita banyak galaksi jauh dengan bentuk serupa, semuanya dengan sangat detail.”

Masih ada kesenjangan dalam pengetahuan kita — para peneliti tidak hanya memerlukan ukuran sampel yang lebih besar daripada Webb untuk menyempurnakan properti dan lokasi galaksi jauh yang tepat, mereka juga perlu menghabiskan banyak waktu untuk menyesuaikan dan memperbarui model mereka agar lebih mencerminkan keakuratannya. geometri. Dari galaksi yang jauh. “Ini adalah hasil awal,” kata rekan penulis Elizabeth McGrath, asisten profesor di Colby College di Waterville, Maine. “Kami perlu menggali data lebih dalam untuk mencari tahu apa yang terjadi, tapi kami sangat gembira dengan tren awal ini.”

Referensi: “Galaksi berbentuk pisang: menyimpulkan geometri 3D galaksi dengan pergeseran merah tinggi menggunakan JWST-CEERS” oleh Viraj Pandya, Haowen Zhang, Mark Huertas, Karthik J. Iyer, Elizabeth McGrath, Guillermo Barro, Steven L. Finkelstein, Martin Quimmel ,William J. Hartley, Henry C. Ferguson, Jehan S. Kartaltepe, Joel Primack, Avishay Dekel, Sandra M. Faber, David C. Coe, Greg L. Bryan, Rachel S. Somerville, Ricardo O. Amorin, Pablo Arrabal Haro, Michaela B. Bagley, Eric F. Bell, Emmanuel Bertin, Luca Costantin, Romelle Dave, Mark Dickinson, Robert Feldman, Adriano Fontana, Rafael Gavazzi, Mauro Giavalesco, Andrea Grazian, Norman A. Grogen, Yuchen Guo , Changhun Han , Penny Holwerda, Lisa J. Kewley, Alison Kirkpatrick, Anton M. Cepat lagi, Jennifer M. Lutz, Ray A. Lucas, Laura Pinterici, Pablo G. Perez Gonzalez, Nor Pierzkal, Dale D. Kosevski, Casey Babovich, Swara Ravindranath, Kaitlyn Rose, Mark Schaefer, Raymond C. Simmons, Amber N. Jerami, Sandro Takela, Jonathan R. Trump, Alexander de la Vega, Stephen M. Wilkins, Stijn Witts, Guang Yang, dan Lee Aaron Young, menerima, itu Jurnal Astrofisika.
arXiv:2310.15232

Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah observatorium sains luar angkasa terkemuka di dunia. Webb memecahkan misteri tata surya kita, melihat melampaui dunia jauh di sekitar bintang lain, dan mengeksplorasi struktur misterius dan asal usul alam semesta serta tempat kita di dalamnya. WEB merupakan program internasional yang dipimpin oleh NASA bersama mitranya Badan Antariksa Eropa (ESA).Badan Antariksa Eropa) dan Badan Antariksa Kanada.