720 miljoen jaar na de oerknal overlapten de bellen van reïonisatie elkaar al, zo laat Webb zien

Met Webb’s NIRSpec instrument is onderzoek gedaan aan JADES-GS-z7-LA, een sterrenstelsel van pakweg 10 miljoen zonsmassa dat al voorkwam in Hubble’s Ultra Deep Field uit 2006 en dat toen geschat werd op een roodverschuiving z van 6,9, dat wil zeggen dat het al bestond toen het heelal nog maar 770 miljoen jaar oud was. Dat was een ruwe schatting, maar met het genoemde NIRSpec van Webb kon men recent een gedetaileerd spectrum van het stelsel maken en dat leverde op dat het nóg ouder is dan men dacht: z=7,278, d.w.z. het bestond al 720 miljoen jaar na de oerknal (die 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond). Aayush Saxena (Oxford Universiteit) en zijn collega’s hebben JADES-GS-z7-LA onderzocht om meer te weten te komen over de reïonisatie in het vroege heelal, de fase die na de zogeheten ‘donkere eeuwen’ plaatsvond, waarbij door de sterke UV-straling van de eerste sterren en sterrenstelsels het neutrale waterstofgas in het heelal ging ioniseren, d.w.z. dat de elektronen een energiestoot kregen en ze de atoomkernen verlieten. het heelal leek toen in die ‘Epoch of Reionization‘ (EoR) op een kosmische Zwitserse gatenkaas, waarbij in steeds groter wordende bellen het neutrale waterstof veranderde in geïoniseerd waterstof (HII), iets wat er ongeveer zo moet hebben uitgezien:

De vraag is nu: hoe is die reïonisatie via de groeiende bellen precies verlopen en wanneer was het moment dat de bellen elkaar overlapten? Naarmate je verder terugkijkt in de tijd zal je in de EoR nog enkele bellen aantreffen met HII gas, maar verder in de tijd (naa ons toe dus) zullen de bellen groter worden en op een gegeven moment overlappen. Wat de sterrenkundgen daarom deden was kijken met NIRSpec naar de zogeheten Lyman α emissielijn van JADES-GS-z7-LA, een lijn bij een golflengte van 1216 Å die ontstaat als in waterstof een elektron van een hogere toestand naar de grondtoestand gaat. Zowel JADES-GS-z7-LA als een naburig stelsel lijken 720 miljoen jaar na de oerknal niet in staat om met de mate van sterproductie die zij toen kenden een bel van reïonisatie om zich heen te hebben die groter is dan 1 Mpc (=3,2 miljoen lichtjaar). Maar de waarnemingen laten iets anders zien, namelijk dat de bellen toen al 3 Mpc groot waren. Ze concluderen hieruit dat de bellen elkaar op dat moment dus al aan het overlappen waren, zodat ze groter waren dan wat losse sterrenstelsels konden produceren aan formaat bellen.

It is paper day today, and boy JWST is a gift that keeps on giving.

We report the discovery of BOOMING Lyman-alpha emission from an EXTREMELY FAINT galaxy at a redshift of 7.3 (GS-z7-LA) from JADES, lying deep in the reionization epoch!https://t.co/1pDnQIFlJc pic.twitter.com/FRSCMF8CgQ

— Aayush Saxena (@aaysaxena) February 27, 2023

Meer informatie vind je in dit vakartikel:  JADES: Discovery of extremely high equivalent width Lyman alpha emission from a faint galaxy within an ionized bubble at z = 7.3, ingediend om te worden gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics.

Bron: Astrobites.