16.1 C
Brüssel
Donnerstag, Oktober 6, 2022

Das Webb-Weltraumteleskop wird Spektroskopie verwenden, um die Zusammensetzung entfernter Galaxien zu untersuchen

HAFTUNGSAUSSCHLUSS: Die in den Artikeln wiedergegebenen Informationen und Meinungen sind die derjenigen, die sie angeben, und es liegt in ihrer eigenen Verantwortung. Die Veröffentlichung in der European Times bedeutet nicht automatisch die Billigung der Meinung, sondern das Recht, sie zu äußern.

Mehr vom Autor

James Webb Space Telescope Light Path - Das Webb-Weltraumteleskop wird Spektroskopie verwenden, um die Zusammensetzung entfernter Galaxien zu untersuchen
Diese Animation zeigt, wie das Weglicht folgt, wenn es auf den Primärspiegel des James Webb Space Telescope (JWST) trifft und zum Sekundärspiegel und dann durch die hintere Optikbaugruppe reflektiert wird, wo sich der Tertiärspiegel und der Feinlenkspiegel befinden. Das Licht wird dann reflektiert und geteilt und durch Pick-off-Spiegel zu den wissenschaftlichen Instrumenten geleitet. JWST ist ein Anastigmat-Teleskop mit drei Spiegeln. Bildnachweis: NASA, ESA und G. Bacon (STScI)

Diese Woche machte das Webb-Team weitere Fortschritte bei der Ausrichtung des Teleskops auf die NIRCam-Instrument. Während wir die Daten zum Verständnis der optischen Komponenten nehmen, prüfen wir weiterhin die wissenschaftlichen Instrumente. Die NIRSpec-Instrument enthält ein Mikroverschluss-Array aus einer Viertelmillion beweglicher Miniaturfenster, die jeweils 0.1 mal 0.2 Millimeter groß sind. Das Microshutter-Array ermöglicht es Wissenschaftlern, bestimmte Galaxien in von ihnen untersuchten Feldern anzuvisieren, während sie die Fenster auf dem Hintergrund oder anderen Objekten schließen, die die Spektren verunreinigen würden. Wir haben damit begonnen, den Mechanismus und die Elektronik zu testen, die die Mikroverschlüsse steuern und betätigen.

In den letzten Wochen haben wir eine Technik zur theoretischen Modellierung des frühen Universums geteilt. Heute werden wir ein Beobachtungsprogramm besprechen, das uns helfen soll, einige dieser Fragen zu beantworten. Massimo Stiavelli, Leiter des Webb Mission Office am Space Telescope Science Institute, erzählt uns von seinen geplanten Untersuchungen der ersten Sterne und Galaxien:

„Die chemische Zusammensetzung des frühen Universums kurz nach dem Urknall ist das Produkt der nuklearen Prozesse, die in den ersten paar Minuten der Existenz des Universums stattfanden. Diese Prozesse sind als „primordiale Nukleosynthese“ bekannt. Eine der Vorhersagen dieses Modells ist, dass die chemische Zusammensetzung des frühen Universums hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht. Es gab nur Spuren von schwereren Elementen, die sich später in Sternen bildeten. Diese Vorhersagen sind mit Beobachtungen vereinbar und sind tatsächlich einer der wichtigsten Beweise, die das Modell des heißen Urknalls stützen.

„Die frühesten Sterne sind aus Materie mit dieser ursprünglichen Zusammensetzung entstanden. Das Auffinden dieser Sterne, die allgemein als „Erste Sterne“ oder „Sterne der Population III“ bezeichnet werden, ist eine wichtige Bestätigung unseres kosmologischen Modells und liegt in Reichweite des James-Webb-Weltraumteleskops. Webb ist möglicherweise nicht in der Lage, einzelne Sterne aus den Anfängen des Universums zu entdecken, aber es kann einige der ersten Galaxien entdecken, die diese Sterne enthalten.

„Ein Weg, um zu bestätigen, ob wir die ersten Sterne finden, besteht darin, die Metallizitäten sehr entfernter Galaxien genau zu messen. Der astronomische Begriff Metallizität ist ein Maß für die Menge an Material, das schwerer als Wasserstoff und Helium ist – eine Galaxie mit geringer Metallizität würde also darauf hinweisen, dass sie aus diesen „ersten Sternen“ besteht. Eine der am weitesten entfernten Galaxien, die bisher entdeckt wurden, bekannt als MACS1149-JD1, wurde bestätigt Rotverschiebung 9.1 und sendete das Licht aus, das wir sehen, als das Universum nur 600 Millionen Jahre alt war. Das Licht dieser fernen Galaxie reist seitdem immer weiter und erreicht uns gerade jetzt.

„Im ersten Jahr der Webb-Wissenschaft habe ich ein Beobachtungsprogramm, um diese Galaxie zu studieren und ihre Metallizität zu bestimmen. Ich werde dies tun, indem ich versuche, das Verhältnis der Stärke zweier spektroskopischer Linien zu messen, die von Sauerstoffionen emittiert werden, die ursprünglich bei violett-blauem und blau-grünem sichtbarem Licht emittiert wurden (Restrahmen-Wellenlängen bei 4,363 Angström und 5,007 Angström). Dank der kosmologischen Rotverschiebung sind diese Linien jetzt bei den Infrarotwellenlängen nachweisbar, die Webb sehen kann. Die Verwendung eines Verhältnisses von zwei Linien desselben Ions kann eine hervorragende Messung der Gastemperatur in dieser Galaxie liefern und wird durch relativ einfache theoretische Modellierung eine robuste Messung ihrer Metallizität liefern.

„Die Herausforderung besteht darin, dass eine dieser Linien normalerweise extrem schwach ist. Diese Linie neigt jedoch dazu, bei geringerer Metallizität stärker zu werden. Wenn es uns also nicht gelingt, die Linie zu entdecken und die Metallizität für MACS1149-JD1 zu messen, würde das wahrscheinlich bedeuten, dass sie bereits durch die schwereren Elemente angereichert wurde, und wir müssen weiter und genauer suchen. Ob mit meinen Daten oder mit zukünftigen Programmen, ich gehe fest davon aus, dass Webb während seiner Betriebszeit in der Lage sein wird, Objekte mit ausreichend geringer Metallizität zu finden, um Schlüssel zum Verständnis der ersten Generation von Sternen zu enthalten.“

Massimo Stiavelli, Leiter des Webb Mission Office, Space Telescope Science Institute


Geschrieben von:

  • Jonathan Gardner, stellvertretender leitender Projektwissenschaftler bei Webb, NASA's Goddard Space Flight Center
  • Alexandra Lockwood, Projektwissenschaftlerin für Webb Science Communications, Space Telescope Science Institute
- Werbung -
- EXKLUSIVER INHALT -spot_img
- Werbung -
- Werbung - spot_img

Muss lesen

Neueste Artikel