Dëshmi të reja për natyrën e materies nga galaktikat e lashta në universin e hershëm

Astrofizikantët në Itali kanë hedhur dritë të re mbi natyrën e materies nga zbulimi i galaktikave të teleskopit James Webb (JWST) nga 13 miliardë vjet më parë dhe simulimet numerike moderne të galaktikave të para. Studimi shton një pjesë tjetër në enigmën e natyrës së materies në univers.

Ndërsa paradigma e pranuar përgjithësisht e formimit të strukturës bazohet në materien jo-relativiste që ndërvepron vetëm në mënyrë gravitacionale, që është materia e errët “e ftohtë”, mundësitë alternative të mbrojtura për të zgjidhur problemet në shkallë të vogël të skenarit standard mbështeten në hipotezën se materia e errët është krijuar. e grimcave të ngrohta që zotërojnë një shpejtësi të vogël, jo të papërfillshme, termike, përkatësisht lëndë të errët “të ngrohtë”.

“Ne zbuluam se zbulimet e fundit të galaktikave JWST në fraksionin e parë të një miliardi vjetësh pas Big Bengut janë sonda të çmuara të natyrës së materies,” thotë Dr. Umberto Maio, studiues i stafit në Institutin Kombëtar Italian të Astrofizikës (INAF). Observatori Astronomik i Triestes dhe autori kryesor i punimit që përshkruan zbulimin e sapo publikuar në Astronomy & Astrophysics.

Hulumtimi tregon se materia e errët, përbërësi kryesor i materies në univers, përbëhet nga grimca që janë ose “të ftohta” ose thjesht “të ngrohta” me një masë më të madhe se 2 keV. Modelet e lëndës së errët me masa grimcash që janë të barabarta ose më të lehta se kufiri i tillë përjashtohen nga studimi.

Ndërsa punimet e mëparshme kishin përjashtuar mundësinë për të diskriminuar natyrën e çështjes duke përdorur të dhëna në epokat e fundit, të dhënat në kohët më të hershme dhe simulimet numerike ad hoc – baza e studimit të ri – ishin të nevojshme për të dhënë informacion rreth tendencave statistikore të galaktikat primordiale dhe thyejnë degjenerimet e modeleve.

“Ajo që bëmë ishte të aplikonim zbatimin tonë të ri, të sofistikuar, numerik të formimit të hershëm të galaktikave për të interpretuar të dhënat më të fundit të JWST,” thotë Dr. Maio. “Ne pamë se, gjatë periudhës kur formohen yjet dhe galaktikat e para, vetitë e dukshme të strukturave të pranishme në univers varen nga masa e grimcave të materies së errët.”

Në të vërtetë, studimi gjeti prova se sasia e formimit kozmologjik të yjeve, shkëlqimet ultravjollcë dhe bollëku molekular ndryshojnë në modele të ndryshme të lëndës së errët, dhe këto ndryshime mund të krahasohen me të dhënat më të fundit të JWST, e para që arrin në universin “të lashtë”.

Hulumtimi ishte një bashkëpunim midis Observatorit Astronomik INAF të Triestes dhe Shkollës Ndërkombëtare për Studime të Avancuara të Triestes, Itali. “Studimi u ndërtua mbi vëzhgimet e jashtëzakonshme të galaktikave në gjysmë miliardë vitet e para të zbuluara me JWST dhe të lëshuara herët në fund të vitit 2022,” thotë Prof. Matteo Viel nga Shkolla Ndërkombëtare për Studime të Avancuara në Trieste dhe bashkëautor i kërkimit. . “Ky është një aplikim i rëndësishëm i të dhënave shkencore në epoka të tilla primordiale për të kufizuar natyrën e materies së errët. Falë JWST ne kemi vëzhguar galaktikat më të largëta në univers dhe vetitë e tyre na japin informacion të qartë për përbërësit e tyre.”

Kjo arritje e madhe u mundësua nga JWST, i cili është një bashkëpunim ndërkombëtar midis Administratës Kombëtare Amerikane të Aeronautikës dhe Hapësirës (NASA), Agjencisë Hapësinore Evropiane (ESA) dhe Agjencisë Kanadeze të Hapësirës (CSA). Hulumtimi tregon se si dy objekte të vëzhgueshme, funksioni i ndriçimit të galaktikës dhe funksioni i korrelacionit të galaktikës në shkallë të vogla të objekteve të zbehta, veçanërisht kur përdoren në kombinim, janë mjete premtuese për diskriminimin midis modeleve të ndryshme të lëndës së errët. Gjetjet e studimit janë gjithashtu në përputhje me vetitë e mediumit ndërgalaktik, “rrjeta kozmike”, në epokat më të fundit.

“Në të ardhmen, kur do të jenë të disponueshme më shumë të dhëna për burime të vogla, të zbehta dhe të reja, sugjerime të mëtejshme mund të vijnë nga statistikat e hershme të masës yjore dhe emetimi i monoksidit të karbonit nga galaktikat,” përfundojnë shkencëtarët. Zbulimi i galaktikave të tilla të hershme demonstron se këto struktura mund të formohen në vetëm një pjesë të miliardë viteve – gjë që korrespondon me mbylljen e syrit në kontekstet kozmologjike. Kështu, gjithnjë e më shumë zbulime të galaktikave primordiale që formojnë yje do të jenë të mundshme në të ardhmen e afërt dhe kjo do të hapë rrugën për një kuptim më të mirë të natyrës së materies.