За останній рік астрономи знатно просунулись у вивченні далекого космосу. Спостереження космічного телескопу “Джеймс Вебб” дозволили зазирнути у найвіддаленіші куточки Всесвіту та отримати зображення найбільш слабких та далеких об’єктів, про що навіть не мріялось 30 років тому. Тепер ми можемо потужно і, головне, спираючись на факти, мудрувати про формування та еволюцію галактик.
Але все почалось з телескопа “Габбл” ті ж 30 років тому. Перші зображення глибокого поля, такі як середньоглибоке дослідження та Hubble Deep Field North (HDF-N), виявили дивовижну щільність далеких галактик. Нові відкриття кинули виклик попереднім очікуванням, оскільки галактики з високим червоним зміщенням мали підвищену поверхневу яскравість порівняно з їхніми близькими аналогами. Що вказувало на вищу швидкість процесів зореутворення, ніж передбачалось математичними моделями.
Всесвітом змінюється, і достатньо інтенсивно з традиційними космологічними уявленнями.
Перші несподіванки ознаменували поворотний момент у позагалактичній науці, змістивши фокус з розрізнених тематичних досліджень на статистичний аналіз кількох концентрованих глибоких полів.
Інші дослідження, на кшталт HDF-S, CDFN і CDFS, GOODS-N і GOODS-S, а також надглибокого поля Габбла (HUDF), переорінтувались. Кожне наступне глибоке поле доповнювало інші, забезпечуючи адекватне вимірюванням розуміння природи галактик, починаючи від найслабших і наймасивніших систем до найяскравіших і найрідкісніших.
Паралельно з цим, інший трансформаційний експеримент за допомогою "Габбла" під назвою "Дослідження космічної еволюції" (COSMOS) запропонував ширший погляд на великомасштабну структуру (LSS) на високих червоних зміщеннях. Склавши карту суміжної ділянки неба площею два квадратних градуси, COSMOS надав безпрецедентне уявлення про космічне середовище протягом 93% космічного часу.
Маючи понад 2 мільйони галактик з червоними зміщеннями від 0 до 6, КОСМОС уможливив поглиблені дослідження, що пов'язують формування та еволюцію галактик з їхнім ширшим космічним контекстом.
Велика площа обсерваторії мінімізувала невизначеності, спричинені космічною дисперсією, а різноманітний спектр багатохвильових спостережень, зібраних у полі зору КОСМОС, дозволив здійснити амбітні дослідження і глибше зрозуміти великомасштабну структуру ранніх космічних епох.
Від найглибших зображень, таких як HUDF, до найширших, таких як COSMOS, nfrі спостереження перетворилися на безцінні лабораторії для перевірки гіпотез про формування та еволюцію галактик протягом всього космічного часу.
Поєднуючи глибокі зображення з багатохвильовими спостереженнями, науковці розширили свої дослідження, включивши в них формування надмасивних чорних дір, властивості міжзоряного середовища, скупчення газу в галактиках і навколо них, а також структуру великих гало темної матерії.
Отримані зображення глибоких полів продовжують викликати страх і трепет перед відкриттям таємниць нашого всесвіту, сприяючи подальшому прогресу в розумінні космічної еволюції. Дослідження також обіцяють пролити світло на хитросплетіння космічного походження.
Досліджуючи інфрачервоні спостереження
Використання глибоких полів значно поглибило наше розуміння того, як галактики еволюціонують у часі. Виміри останніх 30 років дали нам ключ до розуміння раннього Всесвіту та його переходу від нейтрального до іонізованого стану під час Епохи реіонізації.
Завдяки додаванню ширококутної камери 3 (WFC3) до "Хаббла" під час сервісної місії 2009 року стали можливими спостереження в ближній інфрачервоній області спектра (NIR). Цей прорив дозволив удесятеро збільшити ідентифікацію галактик-кандидатів за межами червоного зміщення (z) 6. Крім того, стало можливим вивчення оптичного світла галактик у стані спокою до z ~ 3.
У цій галузі піонерську роль відіграла програма Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), яка зняла ділянки п'яти ключових глибоких полів за допомогою фільтрів F125W і F160W. Само дослідження охопило загальну площу приблизно 800 а.о./хв2.
Запуск космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) ознаменував нову еру у вивченні інфрачервоного Всесвіту і далекого космосу. Завдяки більшій площі збору та оптимізації для спостережень у ближньому та середньому інфрачервоному діапазонах, JWST надає зображення з безпрецедентною глибиною та просторовою роздільною здатністю. Ми спокійно раціоналізуємо еволюцію галактик від епохи космічного світанку (z > 6) до пікової епохи скупчення галактик (z = 1-3).
Огляд COSMOS-Web 55, найбільша програма, здійснена за перший рік спостережень JWST, має презентувати всебічний огляд досягнень у цій галузі.
Для справки:
COSMOS-Web - це новаторське дослідження, призначене для вивчення таємниць Всесвіту за допомогою космічного телескопа JWST. Він має на меті надати цінну інформацію про ранній всесвіт і еволюцію галактик.
Поєднуючи унікальне покриття і глибину, COSMOS-Web відкриє незліченну кількість наукових досліджень для астрономів по всьому світу. Він дозволить виявити тисячі галактик за межами червоного зміщення z > 6.
Крім того, він створить карту оточення цих галактик у великих масштабах, що допоможе нам зрозуміти структуру космічної павутини.
Інша мета COSMOS-Web - виявити і вивчити найрідкісніші галактики в ранньому Всесвіті, між червоними зміщеннями z > 4. Ці галактики являють собою екстремальні приклади еволюції; вони формували масивні зоряні резервуари з надзвичайною швидкістю. Вивчаючи їхню морфологію та історію зореутворення, вчені можуть відновити деякі процеси, що призвели до їхнього формування.
COSMOS-Web також сприятиме нашому розумінню зв'язку між масою галактик і масою гало темної матерії. Використовуючи вимірювання слабкого лінзування, дослідження безпосередньо вимірюватиме еволюцію відношення маси зорі до маси гало аж до червоного зміщення z ~ 2.5, проливаючи світло на те, як галактики формуються в гало темної матерії.
Завдяки широкому охопленню та найсучаснішим інструментам COSMOS-Web має зробити революцію в нашому розумінні раннього Всесвіту та формування галактик, охопивши суміжну ділянку площею 0,54 квадратних градусів.
Подібні спостереження сягатимуть глибин приблизно 27,5-28,2 зоряної величини в ближньому інфрачервоному діапазоні і 25,3-26,0 зоряної величини в середньому інфрачервоному діапазоні. Значно більше, ніж у всіх інших проектах разом узятих, що робить його важливим внеском у роботі JWST.
Більш детально дивиться тут: COSMOS-Web: An Overview of the JWST Cosmic Origins Survey
