Tidiga galaxer eller vad är det

 

Bild https://showme.missouri.edu/ Haojing Yan astronomiprofessor vid Mizzou's College of Arts and Science och medförfattare till studien.

Little red dots är högaktuellt att forska om bland astronomer just nu. Här än ett inlägg om dessa.

 I en ny studie har forskare vid University of Missouri har man tittat djupt in i universum och med hjälp av infraröda bilder tagna från NASA:s kraftfulla James Webb Space Telescope (JWST) identifierades de 300 objekt som kallas little red dots.

"Dessa mystiska objekt är kanske början till de första galaxerna i det tidiga universum, ", beskriver Haojing Yan, astronomiprofessor vid Mizzou's College of Arts and Science och medförfattare till en ny studie om fenomenet. Om bara några av dessa objekt visar sig vara vad vi tror att de är kan vår upptäckt utmana dagens idéer om hur och när galaxer bildades i det tidiga universum då de första stjärnorna och galaxerna började ta form, beskriver han.

Men att identifiera objekt i rymden sker inte snabbt och lätt. Det krävs en noggrann steg-för-steg-process för att bekräfta vad de är. En process som kombinerar avancerad teknik, detaljerad analys och lite detektivarbete.

Mizzous forskare började med att använda två av JWST:s kraftfulla infraröda kameror: Near-Infrared Camera och Mid-Infrared Instrument. Båda är speciellt utformade för att upptäcka infrarött ljus från de mest avlägsna platserna i rymden vilket är nyckeln när man studerar det tidiga universum.

"När ljuset från dessa tidiga galaxer färdas genom rymden sträcks det ut till längre våglängder och skiftar från synligt ljus till infrarött", beskriver Yan. Det  kallas rödförskjutning och hjälper oss att räkna ut hur långt bort de här galaxerna ligger. Ju högre rödförskjutningen är desto längre bort är galaxen från oss på jorden och desto närmare är de universums begynnelse.

För att identifiera var och en av de 300 tidiga galaxkandidaterna använde Mizzous forskare en etablerad metod som kallas dropout-tekniken. 

"Tekniken upptäcker galaxer med hög rödförskjutning genom att leta efter objekt som ses  i rödare våglängder men försvinner i blåare våglängder. Ett tecken på ljus har färdats över stora avstånd och tid", beskriver Bangzheng "Tom" Sun, doktorand som arbetar med Yan och är huvudförfattare till studien.

Medan dropout-tekniken identifierar var och en av galaxkandidaterna, är nästa steg att kontrollera om de kan ha "mycket" hög rödförskjutning, beskriver Yan.

"Helst skulle detta göras med hjälp av spektroskopi, en teknik som sprider ljus över olika våglängder för att identifiera signaturer som skulle möjliggöra en exakt rödförskjutningsbestämning", beskriver han.

Men när fullständiga spektroskopiska data inte är tillgängliga kan man använda en teknik som kallas Spectral energy distribution. Denna metod gav Sun och Yan en baslinje för att uppskatta rödförskjutningarna hos deras galaxkandidater tillsammans med andra egenskaper som ålder och massa.

"Även om bara ett fåtal av dessa objekt bekräftats finnas i det tidiga universum, kommer de att tvinga oss att modifiera de befintliga teorierna om hur och när  galaxer bildades", beskriver Yan.

Det slutliga testet kommer att använda spektroskopi. Spektroskopi delar upp ljus i olika våglängder, likt ett prisma delar upp ljus i en regnbåge av färger. Forskare använder denna teknik för att avslöja en galax unika fingeravtryck och  kan berätta hur gammal galaxen är, hur den bildades och vad den består av. 

"Ett av våra objekt har redan bekräftats genom spektroskopi som en tidig galax", beskriver Sun. "Men det räcker inte med enbart detta mål. Vi kommer att behöva ytterligare bekräftelser för att med säkerhet säga om de nuvarande teorierna utmanas."

Studien, "On the very bright dropouts selected using the James Webb Space Telescope NIRCam-instrumentet", publicerades i The Astrophysical Journal.

Jag upprepar som jag tidigare beskrivit i tidigare inlägg. För min del anser jag att Little Red Dots inte är galaxer med stjärnor utan är de första svarta hålen och slukar stora mängder av gas och stoft. Stoff och gas som inte det svarta hålet kunnat dra till sig på grund av avståndet bildar den första generationen av stjärnor bestående av väte längre fram i tiden blir centrum för nya stjärnor och galaxer.

Ännu en teori om de bland forskare så aktuella ”Little red dots”

 

Bild wikipedia En liten rödpunktsgalax (mitten) i falsk färg.

PÅ flera universitet forskas det  i dag om de så kallade little red spots för att utröna vad de är.

 Astronomer vid Centrum för astrofysik | Harvard och Smithsonian har föreslagit en ny förklaring till några av universums mest förbryllande tidiga galaxer (Flertalet anser det är galaxer) , med smeknamnet " little red spots ".

I studien, som publiceras i The Astrophysical Journal Letters, föreslår författarna Fabio Pacucci och Abraham (Avi) Loeb att dessa galaxer är resultatet av mycket långsamt snurrande halos av mörk materia, en extremt sällsynt kosmisk struktur.

Dessa ljussvaga, kompakta objekt, som upptäcktes i rymdbilder från James Webb Space Telescope (JWST), har utmanat forskarnas förståelse av hur galaxer och svarta hål bildades i det tidiga universum.

Deras artikel "Cosmic Outliers: Low-Spin Halos Explain the Abundance, Compactness, and Redshift Evolution of the Little Red Dots" ger en fysikalisk förklaring till prickarnas distinkta egenskaper. 

" Little red spots är mycket kompakta och röda avlägsna galaxer som var helt oupptäckta före James Webb Space Telescope", beskriver Pacucci. – De är utan tvekan den mest överraskande upptäckten av JWST hittills. Vårt arbete visar att dessa kan bildas naturligt i halos av mörk materia med mycket lågt spinn.

Dessa galaxer är främst synliga när universum bara var en miljard år gammalt, men bildades troligen mycket tidigare, beskriver Pacucci, under en tid som kallas den kosmiska gryningen. Trots att de är ungefär en tiondel så stora som vanliga galaxer visar astronomiska observationer att de verkar ovanligt ljusstarka. Astronomer tror att deras  röda färg tyder på att de är höljda i stoft eller fyllda med äldre stjärnor.

I flera år har astronomer debatterat om ljuset vi observerar från dessa objekt kommer från stjärnor eller centrala supermassiva svarta hål.

"Det är ett grundläggande mysterium", beskriver Pacucci. – Om de innehåller svarta hål så är de enorma för så små galaxer. Men om de bara innehåller stjärnor är galaxerna för kompakta för att rymma dem alla och når centrala stjärndensiteter som är otänkbara.

I stället för att fokusera på vad som driver de lysande prickarna tog Pacucci och Loeb ett annat tillvägagångssätt: de undersökte hur sådana objekt kan bildas så tidigt i universums historia. Några av prickarna visar breda emissionslinjer i sina spektra vilket är möjliga tecken på aktiva svarta hål, men de saknar den röntgenstrålning som vanligtvis förknippas med dem. Pacucci leder nya program för att bättre förstå naturen hos dessa märkliga astrofysiska källor. Att hitta liknande närliggande galaxer kommer till exempel att klargöra vad de utvecklas till senare i tid och rum.

"Vårt arbete är ett steg mot att förstå dessa mystiska föremål", beskriver han. De kan hjälpa oss att förstå hur de första svarta hålen bildades och utvecklades tillsammans med galaxer i det tidiga universum, säger han.

Jag upprepar som jag tidigare beskrivit i tidigare inlägg. För min del anser jag att Little Red Dots inte är galaxer med stjärnor utan är de första svarta hålen och slukar stora mängder av gas och stoft. Stoff och gas som inte det svarta hålet kunnat dra till sig på grund av avståndet bildar den första generationen av stjärnor bestående av väte längre fram i tiden blir centrum för nya stjärnor och galaxer.

Är Webbteleskopets fynd av Little red dots början till de första svarta hålen?

 

Bild https://www.universetoday.com  När JWST upptäckte Little Red Dots bara 600 miljoner år efter Big Bang var det ett förbryllande fynd. Tidiga teorier var  att de var galaxer, men alla höll inte med (även idag anser många att det är galaxer-själv tror jag mer på rönen här nedan). Bild NASA, ESA, CSA, STScI, Dale Kocevski (Colby College)

Webbteleskopet  började sina observationer i juli 2022. Teleskopet kan se längre tillbaka i tiden än något annat teleskop kan eller har kunnat. En upptäckt är Little Red Dots (LRD), uråldriga, ljussvaga röda objekt som teleskopet upptäckte så långt tillbaka i tid som bara 600 miljoner år efter Big Bang.

300 LRD:er upptäcktes snart och deras ljusstyrka tydde på enorma stjärnmassor. Även om många i forskarvärlden först trodde det var galaxer var det inte alla som höll med. Det fanns så många LRD:er vid en så tidig tidpunkt att deras existens kolliderade med förståelsen av det tidiga kosmos. Vad alla forskare verkar vara överens om är att förståelsen av vad dessa objekt är, är avgörande för att förstå universums tillväxt och utveckling till det vi ser idag.

Den första studien visade att LRD:erna är aktiva galaxkärnor (AGN) med supermassiva svarta hål (SMBH) i sina centrum. Detta kan förklara deras distinkta röda färg, som troligen orsakas av enorma mängder gas och stoft som omger objekten som ackretionsskivor. Men i andra avseenden liknar de inte AGN. De avger inga detekterbara röntgenstrålar, har ett platt spektrum i infrarött och visar mycket liten variabilitet.

Ny forskning tyder nu på att LRD:erna i själva verket inte är galaxer utan istället en typ av hypotetiska stjärnor som kallas supermassiva stjärnor (SMS). SMS tros innehålla cirka 10^6 solmassor. Teorin är att dessa stjärnor bara kunde bildas i det tidiga universum och att de exploderade (kollapsade) som en supernova resulterade i svarta hål som blev frön till SMBH. Det kan förklara varför forskare hittar SMBH så tidigt i kosmisk tid, långt innan de borde existera enligt nuvarande teorier. 

Om det kan bevisas att Little Red Dot-galaxerna inte alls är galaxer utan istället är supermassiva stjärnor som är föregångare till dagens supermassiva svarta hål (SMBH), kommer vi att ha svar på en av de mest angelägna frågorna inom astronomin. Forskare kan fortsätta att hävda att LRD:er faktiskt är SMS, men de kanske inte kan bekräfta detta förrän långt in i framtiden.

Men man kan undra hur vi kan se dessa red dots men inte om teorin stämmer hur de exploderade i ett senare skede?

Inlägget ovan utgår från en artikel i https://www.universetoday.com av Evan Gough en vetenskapsintresserad skribent