用cosmos-webb映射宇宙的最早结构和暗物质分布

宇宙韦伯调查

COSMOS-Webb勘测将测绘0.6平方度的天空——大约是三个满月的面积——使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机(NIRCam)仪器,同时用中红外仪器(MIRI)测绘更小的0.2平方度。哈勃观测场轮廓的锯齿状边缘是由组成观测场的独立图像造成的。资料来源:Jeyhan Kartaltepe (RIT);凯特琳·凯西(UT Austin);和Anton Koekemoer (STScI)平面设计:Alyssa Pagan (STScI)

这项雄心勃勃的计划将在一个领域学习半百万个星系,这是三个完整卫星的大小。

凝视着天空中三个满月那么大的一片区域,">美国宇航局s詹姆斯韦伯太空望远镜将采取雄心勃勃的方案来研究半百万个星系。该调查称为Cosmos-Webb,该调查是最大的项目韦伯将在第一年进行。随着200多小时的观察时间,它将在以前的发现,在三个特定的研究领域进行进步。这些包括彻底改变我们对国民奖时代的理解;寻找早期,完全进化的星系;并学习如何用星系的恒星含量演变暗物质。凭借其快速公开发布数据,本调查将是来自WebB的主要遗留数据集,为全世界学习超出的科学家银河系

宇宙领域

这片星系的海洋是由哈勃太空望远镜的高级巡天相机(ACS)拍摄的完整的原始宇宙场。完整的马赛克是由575张独立的ACS图像合成而成,每一张ACS图像大约是满月直径的十分之一。轮廓的锯齿状边缘是由于独立的图像组成的调查领域。资料来源:Anton Koekemoer (STScI)和Nick Scoville (Caltech)

当NASA的James Webb Space Telescope在2022年开始科学运营时,其中一个任务将是一个雄心勃勃的计划,以映射最早的宇宙中的结构。称为Cosmos-Webb,这一广泛和深度调查对半百万百万个星系是最大的项目韦伯将在第一年进行。

通过超过200小时的观测时间,COSMOS-Webb将用近红外相机(NIRCam)对天空的一大片0.6平方度的区域进行调查。有三个满月那么大。它将同时用中红外仪器(MIRI)绘制一个更小的区域。

宇宙再电离图

超过130亿年前,在重生时代,宇宙是一个非常不同的地方。星系之间的气体在很大程度上是对精力充沛的光线,使得难以观察幼年星系。什么允许宇宙变得完全电离,或透明,最终导致今天在大部分宇宙中检测到的“明确”的条件?James Webb Space Telescope将深入扩展到空间,以收集有关在重生时代中存在的物体的更多信息,以帮助我们了解宇宙历史中的这一重大过渡。信用:美国宇航局,esa和j. kang(stsci)

这是一大块天空,这是COSMOS-Webb项目所独有的。大多数韦伯项目都是深入研究,就像研究天空小块的铅笔光束调查一样,”德克萨斯大学奥斯汀分校助理教授、COSMOS-Webb项目的联合负责人凯特琳·凯西解释说。“因为我们覆盖了这么大的区域,我们可以看到星系形成初期的大规模结构。我们还将寻找一些早期存在的最罕见的星系,并绘制出星系早期大规模暗物质分布的地图。”

(暗物质不吸收,反射或发光,所以不能直接看到。我们知道暗物质存在,因为它对我们可以观察的物体的影响。)

COSMOS-Webb将通过多波段、高分辨率、近红外成像研究50万个星系,并史无前例地研究3.2万个中红外星系。随着数据的快速公开,这项调查将成为韦伯为世界各地研究银河系以外星系的科学家提供的主要遗产数据集。

以哈勃的成就为基础

COSMOS调查始于2002年,是哈勃的一个项目,目的是拍摄一片更大的天空,大约有10个满月的面积。从那时起,合作如滚雪球般扩大,包括地球上和太空中的大多数主要望远镜。现在COSMOS是一个多波长的调查,涵盖了从x射线到无线电的整个光谱。

由于其位置在天空中,世界各地的观察者可以访问宇宙领域。位于天体赤道上,可以从北部和南部半球进行研究,导致丰富多彩的数据库。

“宇宙已经成为银河系外的科学家的调查,很多去为了进行分析,因为数据产品是如此的普及,因为它涵盖了这样一个广阔的区域内的天空,“说罗切斯特理工学院的Jeyhan Kartaltepe,物理系助理教授和COSMOS-Webb项目的领头人之一。“COSMOS-Webb是它的下一个部分,我们正在使用Webb扩大光谱的近红外和中红外部分的覆盖范围,从而将我们的视野扩大到我们能够看到的很远的地方。”

雄心勃勃的Cosmos-韦伯计划将在以前的发现,在三个特定的学习领域进行进步,包括:彻底改变我们对国民奖时代的理解;寻找早期,完全进化的星系;并学习如何用星系的恒星含量演变暗物质。

目标1:彻底改变我们对国旗时代的理解

很快在大爆炸后,宇宙完全黑暗。迄今为止尚未形成宇宙的星星和星系,尚未形成。相反,宇宙包括一种中性氢和氦原子的原始汤和看不见的暗物质。这被称为宇宙黑暗时代。

几亿年后,第一批恒星和星系出现了,并为早期宇宙的再电离提供了能量。这种能量撕裂了充满宇宙的氢原子,给它们一个电荷,结束了宇宙的黑暗时代。这个宇宙充满光的新时代被称为再电离时代。

COSMOS-Webb的第一个目标侧重于这一重球的纪元,在大爆炸后的40万至10亿年举行。标签可能发生在小口袋里,并非全部发生。COSMOS-Webb将寻找气泡,显示早期宇宙的第一个口袋的原子。该团队旨在映射这些标准泡沫的规模。

“哈勃在早期寻找了一些少量这些星系的工作,但我们需要数千个更多的星系来了解物流过程,”凯西解释说。

科学家们甚至不知道迎来了什么样的星系,无论是非常庞大还是相对低的系统。Cosmos-Webb将有一个独特的能力,可以找到非常庞大,稀有的星系,看看他们的分布在大规模结构中。那么,负责生活在宇宙大都市的等同物中的星系是负责的星系,还是它们主要均匀地分布在空间上?只有一个调查的大小的cosmos-webb可以帮助科学家回答这个问题。

目标2:寻找早期的、完全进化的星系

COSMOS-Webb将搜索非常早期、完全进化的星系,这些星系在大爆炸后的前20亿年停止了恒星的诞生。哈勃望远镜已经发现了一些这样的星系,它们对现有的宇宙形成模型提出了挑战。科学家们努力解释为什么这些星系会有古老的恒星,而在宇宙历史的早期却没有形成任何新的恒星。

通过像COSMOS-Webb这样的大型调查,该团队将发现许多这样罕见的星系。他们计划对这些星系进行详细的研究,以了解它们如何进化得如此之快,为何如此早就停止了恒星的形成。

目标3:了解暗物质是如何随着星系的恒星含量而演化的

COSMOS-Webb将让科学家们了解星系中的暗物质是如何随着星系中的恒星成分在宇宙的生命周期中进化的。

星系是由两种类型的物质组成:我们在星空和其他物体中看到的正常发光物质,并且看不见的暗物质,这通常比星系更为大,并且可以在延长的光环中围绕它。这两种物质在星系形成和进化中交织在一起。然而,目前关于形成星系中晕的暗物质肿块以及暗物质如何影响星系的形成。

Cosmos-Webb将通过允许科学家直接通过“弱镜头”来直接测量这些暗物质晕来阐明这种过程。来自任何类型的质量的重力 - 无论是黑暗还是发光 - 都可以用作“弯曲”光的镜头,我们从更多远的星系中看到的光。弱镜头扭曲了背景星系的表观形状,所以当晕位于其他星系面前时,科学家可以直接测量晕的暗物质的质量。

“For the first time, we’ll be able to measure the relationship between the dark matter mass and the luminous mass of galaxies back to the first 2 billion years of cosmic time,” said team member Anton Koekemoer, a research astronomer at the Space Telescope Science Institute in Baltimore, who helped design the program’s observing strategy and is in charge of constructing all the images from the program. “That’s a crucial epoch for us to try to understand how the galaxies’ mass was first put in place, and how that’s driven by the dark matter halos. And that can then feed indirectly into our understanding of galaxy formation.”

快速与社区共享数据

Cosmos-Webb是一个财务计划,其根据定义旨在创建持久科学价值的数据集。财政部努力解决单个连贯的数据集解决多个科学问题。在财政部计划下采取的数据通常没有独家访问期,可以通过其他研究人员立即分析。

“作为国库计划,您正在致力于将您的数据和数据产品迅速发布给社区,”Kartaltepe解释说。“我们将要生产这种社区资源并公开可用,以便社区其他社区可以在科学分析中使用它。”

Koekemoer补充说,“财政部课程致力于公开提供所有这些科学产品,使社区中的任何人都在很小的机构中,可以具有相同的,同样访问数据产品,然后只是做科学。”

Cosmos-Webb是一个周期1常规观察员计划。一般观察员计划使用双匿名审查系统竞争地选择,该系统相同的系统用于在哈勃上分配时间。

The James Webb Space Telescope will be the world’s premier space science observatory when it launches in 2021. Webb will solve mysteries in our solar system, look beyond to distant worlds around other stars, and probe the mysterious structures and origins of our universe and our place in it. Webb is an international program led by NASA with its partners, ESA (European Space Agency) and the Canadian Space Agency.

第一个发表评论“用cosmos-webb映射宇宙的最早结构和暗物质分布”

发表评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被公布或共享。