COSMOS-Webb宇宙の最も初期の構造と暗黒物質の分布マップ

この野心的なプログラムは、満月歳つのサイズの分野で50万個の銀河を研究することです。

満月三つの大きさの巨大な空を奥深く覗き見 ネジ「NS ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡 50万個の銀河を研究するための野心的なプログラムに着手します。 COSMOS-Webbというこの調査では、Webbが最初の年に行うことが最大のプロジェクトです。 200時間以上の観測時間を以前発見に基づいて、3つの特定の研究分野での発展を遂げることです。 ここでは、再イオン化時代の私たちの理解を革新することが含まれます。 初期の完全進化した銀河を探しています。 暗黒物質が銀河の恒星成分と一緒にどのように進化したのかを学ぶ。 データの迅速な公開と一緒にこの調査では、銀河を超えての銀河を研究する世界の科学者たちのためのWebbの基本レガシーデータセットになります。 天の川。

この銀河はハッブル宇宙望遠鏡のACS（Advanced Camera for Surveys）で取得した完全なソースCOSMOSフィールドです。 全体モザイクは575個の個別のACSの画像を合成したもので、各ACSイメージは満月の直径の約1/10です。 輪郭のギザギザのエッジは、調査のフィールドを構成する別の画像からです。 クレジット：Anton Koekemoer（STScI）とNick Scoville（Caltech）

NASAのジェームズウェッブ宇宙望遠鏡が2022年に科学の作業を開始すると、最初の任務の一つは、宇宙で最も初期の構造をマッピングする野心的なプログラムになります。 COSMOS-Webbと呼ばれるこの50万個の銀河の広範かつ詳細な調査は、Webbが最初の年に着手する最大のプロジェクトです。

COSMOS-Webbは200時間以上の観測時間に近赤外カメラ（NIRCam）で空の広い部分（0.6平方度）を調べます。 満月三つぐらいの大きさだ。 同時にMIRI（Mid-Infrared Instrument）で、より小さな領域をマッピングします。

130億年前の再イオン化時代に宇宙は非常に他の場所でした。 銀河間のガスは、エネルギーの光に概ね不透明で子供銀河を観察する困難でした。 宇宙は完全にイオン化されたり、透明なっ結局、今日の宇宙の多くの部分で、「明確な」状態が検出された原因は何ですか？ ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡は、宇宙の歴史では、重要な転換を理解するのに役立つように、再イオン化時代に存在した物体のためのより多くの情報を収集するために、宇宙の奥深く覗くことです。 出典：NASA、ESAとJ. Kang（STScI）

それCOSMOS-Webbプログラムにかなり独特空の大きな塊です。 ほとんどのWebbプログラムは、空の小さな部分を研究する鉛筆ビーム照射のような非常に深く掘削しています。 「私たちは、そのように広い地域をカバーしていますので、銀河形成の初期に大規模な構造を見ることができます。 私たちはまた、初期に存在した最も珍しい銀河の一部を探して銀河の大規模な暗黒物質の分布を非常に初期までマッピングすることです。」

（暗黒物質は、光を吸収、反射、放出していない直接見ることができません。私たちが観察することができるものに影響を与えるため、暗黒物質が存在することを知っています。）

COSMOS-Webbはマルチバンド、高解像度、近赤外線イメージングとの赤外線で前例のない32,000個の銀河を使用して、50万個の銀河を研究します。 データの迅速な公開と一緒にこの調査では、天の川を越えての銀河を研究する世界の科学者たちのためのWebbの基本レガシーデータセットになります。

ハッブル宇宙望遠鏡の成果に基づいて構築

COSMOS調査は、2002年にハッブル宇宙望遠鏡のプログラムで開始し、満月の10個の面積に相当するはるかに大きな空の部分をイメージしました。 そこから共同作業は、地球と宇宙の世界の主要望遠鏡の大部分を含むように雪だるま式に増えました。 今COSMOSは、X線でラジオを介して完全なスペクトルをカバーする複数の波長の調査です。

COSMOSフィールドは空に位置するため、全世界の観測所からアクセスすることができます。 天球の赤道に位置して北半球と南半球の両方で研究することができ、豊かで多様なデータの報告がされます。

Rochester Institute of TechnologyのJeyhan Kartaltepeは「COSMOSは、データ製品は非常に広範囲に使用可能で、空の広い領域を含んでいるので、多くの銀河の科学者が分析を実行するために行くの調査がされています」と言いました。 物理学助教授であり、COSMOS-Webbプログラムの共同リーダー。 「COSMOS-Webbは、次の方です。 Webbを使用してスペクトルの近赤外線と中赤外線の部分に範囲を拡大するため、私たちが見ることができる範囲を拡張します。 ”

野心的なCOSMOS-Webbプログラムは、以下を含む3つの特定の研究分野での発展を実現するために、以前のの発見に基づいて行うことです。 初期の完全進化した銀河を探しています。 暗黒物質が銀河の恒星成分と一緒にどのように進化したのかを学ぶ。

目標1：再イオン化時代への理解の革新

ビッグバン直後の宇宙は完全に暗くなりました。 宇宙を光で包む星と銀河はまだ形成されていません。 代わりに、宇宙は中性水素とヘリウム原子、目に見えない暗黒物質からなる原始スープで構成しました。 これ宇宙暗黒時代と呼ばれます。

数億年後に最初の星や銀河が現れ、初期宇宙を再イオン化するエネルギーを提供しています。 このエネルギーは、宇宙を巻き込ん水素原子を引き裂いて電荷を帯びるようにして、宇宙暗黒時代を終えました。 宇宙が光であふれたこの新しい時代を再イオン化時代と呼ばれます。

COSMOS-Webbの最初の目標は、ビッグバン後の40万年から10億年の間に起こったが、再イオン化時代に焦点を当てています。 再イオン化は、一度に起こったものではなく、小さなポケットで起きた可能性が大きい。 COSMOS-Webbは、初期宇宙の最初のポケットが再イオン化されたところを示して泡を見つけることです。 チームは、これらの再イオン化バブルの規模をマッピングすることを目的とします。

「ハッブルは、初期に少数の銀河を見つけるために大きな役割を果たしたが、再イオン化過程を理解するには、何千もの銀河が必要です。」とCaseyが説明しました。

科学者たちはどのような種類の銀河が再イオン化時代を開くのかさえわかりません。 それらが非常に巨大かどうか、比較的質量の小さいシステムでも構いません。 COSMOS-Webbは非常に巨大で珍しい銀河を探して、大規模な構造で、その分布がどうなるか見ることができるユニークな能力を持つようになるでしょう。 だから、再イオン化のために責任がある銀河は、宇宙の大都市と同等の所に住んでいますか、それともほとんどスペースに均等に分布していますか？ COSMOS-Webb規模の調査だけでは、科学者たちが、これに対する答えを得ることができるように助けることができます。

目標2：初期の完全進化した銀河検索

COSMOS-Webbはビッグバン以来初めて20億年の間に星の誕生を停止非常に初期の完全進化した銀河を見つけることです。 ハッブルは宇宙がどのように形成されたかの既存のモデルに挑戦する少数のこれらの銀河を発見した。 科学者たちは、この銀河がどのように古い星を持つことができ、宇宙の歴史でその早くから新しい星を形成していない可能性があることを説明するのに苦労しています。

COSMOS-Webbのような大規模な調査を行い、チームはこれらの珍しい銀河の多くを見つけることができます。 彼らは、この銀河がどのように急速に進化し、星形成をそのように早く止めることができたのかを理解するために、この銀河の詳細な研究を計画しています。

目標3：銀河の星コンテンツに暗黒物質がどのように進化したのかをご覧ください。

COSMOS-Webbは、科学者たちに銀河の暗黒物質が宇宙の一生の間に銀河の恒星の含有量とどのように進化したのかについての洞察を提供します。

銀河は、2種類の物質で構成されます。 私たちは、星や他の物体から見ることができる、通常の発光物質と、多くの場合、銀河より重く拡張されたハローで囲むことができる目に見えない暗黒物質です。 この二種類の物質は銀河の形成と進化に絡んでいます。 しかし、現在の銀河のハローで暗黒物質の塊がどのように形成されたか、その暗黒物質が銀河形成にどのような影響を与えるかについての知識はほとんどありません。

COSMOS-Webbは、科学者たちが「弱いレンズ」を使用して、これらの暗黒物質のハローを直接測定することができるようにすることにより、このプロセスを明らかにすることです。 暗いまたは明るいまたは関係なく、すべてのタイプの質量からの重力は、より遠方の銀河で見る光を「曲がる」レンズの役割をすることができます。 弱いレンズは背景銀河の見かけの形状を歪曲するので、バックライトが他の銀河の前に位置する科学者たちは、ハローの暗黒物質の質量を直接測定することができます。

The Spaceの研究天文学者Anton Koekemoerは「初めて私たちは暗黒物質の質量と銀河の光量との関係を宇宙の時間の最初の20億年まで測定することができるようになるだろう」と言いました。 プログラムの観測戦略設計を手伝い、プログラムのすべての画像の構成を担当したボルティモアのTelescope Science Institute。 「これは銀河の質量が初めて配置された方法と暗黒物質ハローによって動く方法を理解しようとする私たちにとって重要な時期です。 そして、それは、銀河の形成のために、私たちの理解に間接的に役立つことができます。 “

コミュニティとすぐにデータを共有する

COSMOS-Webbは定義上、継続的な科学的価値のデータセットを生成するように設計された財務プログラムです。 財務プログラムは、一貫性のある単一のデータセットに複数の科学的問題を解決するために努力します。 財務プログラムに基づいて収集されたデータには、一般的に、排他的アクセスの期間がないので、他の研究者がすぐに分析することができます。

Kartaltepeは「財務プログラムとして、あなたは、データとデータの製品をコミュニティに迅速に公開するために努力しています。」と説明しました。 「私たちは、このコミュニティのリソースを作成し、公開的に利用できるようにして、残りのコミュニティが科学的分析に利用できるようにすることです。」

Koekemoerは次のように付け加えました。 「財務プログラムは、これらすべての科学製品を公に使用可能にして、コミュニティのすべての人が、さらに非常に小さな機関でもデータ製品に等しく平等にアクセスすることができ、科学を実行できるようにします。」

COSMOS-WebbはCycle 1 General Observersプログラムです。 General ObserversプログラムはHubbleの時間を割り当てるために使用されている同じシステムである二重の匿名のレビューシステムを使用して競争的に選択された。

James Webb宇宙望遠鏡は2021年に進水したとき、世界最高の宇宙科学観測所になります。 Webbは私たちの太陽系の謎を解いて他の星の周りの遠い世界を見て、私たちの宇宙と私たちの場所の不思議な構造と起源を調査することです。 その中に。 Webbは、NASAがパートナーであるESA（欧州宇宙機関）とカナダの宇宙機関と一緒に主導する国際的なプログラムです。