詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)第二遙遠(yuǎn)的星系

2025-12-10 13:35:11 分類：知識 閱讀(79)

使用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)(NIRCam)確認(rèn)了有史以來第二和第四遙遠(yuǎn)的星系(揭開z-13和z-12)。這些星系位于潘多拉星團(tuán)(Abell 2744)中，斯韋這里顯示的伯太海口外圍（海口外圍女）外圍上門(電話微信189-4469-7302）一二線城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源是近紅外波長的光，這些光被轉(zhuǎn)換成可見光顏色。空望主星團(tuán)圖像的遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)比例以角秒為單位，這是發(fā)現(xiàn)天空中角度距離的度量。黑白圖像上的第遙圓圈顯示了JWST號上NIRCam-F277W濾光波段中的星系，表明孔徑大小為0.32弧秒。星系鳴謝:uux.cn/集群圖像:美國國家航空航天局，詹姆揭開(貝贊森等人，斯韋:10.48550/arXiv.2212.04026)插圖:美國國家航空航天局，伯太揭開(王等人，空望2023)作曲:達(dá)尼·贊巴/賓夕法尼亞州立大學(xué)
（神秘的遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)地球uux.cn）據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)：利用美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)的數(shù)據(jù)，在一個(gè)被稱為潘多拉星團(tuán)或Abell 2744的發(fā)現(xiàn)空間區(qū)域發(fā)現(xiàn)了有史以來第二和第四遙遠(yuǎn)的星系。
由賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的第遙國際團(tuán)隊(duì)對該地區(qū)的深場圖像進(jìn)行了跟蹤，確認(rèn)了這些古老星系的距離，并使用來自JWST的海口外圍（海口外圍女）外圍上門(電話微信189-4469-7302）一二線城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源新光譜數(shù)據(jù)(關(guān)于電磁波譜中發(fā)出的光的信息)推斷了它們的屬性。這些難以置信的遙遠(yuǎn)星系距離我們將近330億光年，讓我們得以了解最早的星系可能是如何形成的。
根據(jù)研究人員的說法，與在這個(gè)距離上確認(rèn)的在圖像中顯示為紅點(diǎn)的其他星系不同，新星系更大，看起來像花生和絨毛球。一篇描述這些星系的論文發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
“我們對早期宇宙知之甚少，了解那個(gè)時(shí)期并測試我們早期星系形成和增長理論的唯一方法是通過這些非常遙遠(yuǎn)的星系，”第一作者王冰潔說，他是賓夕法尼亞州立大學(xué)埃伯利科學(xué)學(xué)院的博士后學(xué)者，也是進(jìn)行這項(xiàng)研究的JWST發(fā)現(xiàn)(超深NIRSpec和NIRCam觀察，在再電離時(shí)代之前)團(tuán)隊(duì)的成員。
“在我們分析之前，我們只知道有三個(gè)星系被證實(shí)在這個(gè)極端距離左右。研究這些新星系及其屬性揭示了早期宇宙中星系的多樣性，以及從中可以學(xué)到多少東西。”
因?yàn)閬碜赃@些星系的光必須傳播很長時(shí)間才能到達(dá)地球，所以它提供了一個(gè)了解過去的窗口。研究小組估計(jì)，JWST探測到的光是這兩個(gè)星系在宇宙大約3.3億歲時(shí)發(fā)出的，行進(jìn)了大約134億光年到達(dá)JWST。但是，研究人員說，由于這段時(shí)間宇宙的膨脹，這些星系目前距離地球接近330億光年。

賓夕法尼亞州立大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)助理教授Joel Leja說:“這些星系發(fā)出的光是古老的，大約比地球古老三倍。”“這些早期星系就像燈塔，光線穿過構(gòu)成早期宇宙的非常稀薄的氫氣。只有通過它們的光，我們才能開始理解宇宙黎明附近統(tǒng)治銀河系的奇異物理。”
值得注意的是，這兩個(gè)星系比之前位于這些極端距離的三個(gè)星系要大得多。其中一顆至少大六倍，直徑約2000光年。相比之下，銀河系大約有100，000光年寬，但是，王說，早期宇宙被認(rèn)為是非常壓縮的，所以銀河系如此之大令人驚訝。
“以前在這些距離發(fā)現(xiàn)的星系是點(diǎn)源——它們在我們的圖像中顯示為一個(gè)點(diǎn)，”王說。
“但我們的一個(gè)看起來細(xì)長，幾乎像一顆花生，另一個(gè)看起來像一個(gè)毛茸茸的球。目前還不清楚大小的差異是由于恒星是如何形成的，還是它們形成后發(fā)生了什么，但星系屬性的多樣性真的很有趣。這些早期星系預(yù)計(jì)由相似的材料形成，但它們已經(jīng)顯示出彼此非常不同的跡象。”
這兩個(gè)星系是JWST在2022年拍攝的首批深場圖像中探測到的潘多拉星團(tuán)中的6萬個(gè)光源之一，這是科學(xué)運(yùn)作的第一年。選擇這個(gè)空間區(qū)域的部分原因是因?yàn)樗挥趲讉€(gè)星系團(tuán)的后面，這些星系團(tuán)產(chǎn)生了一種被稱為引力透鏡的自然放大效應(yīng)。
星團(tuán)組合質(zhì)量的引力扭曲了它周圍的空間，聚焦并放大了任何經(jīng)過附近的光線，并提供了星團(tuán)后面的放大視圖。
在幾個(gè)月的時(shí)間里，UNCOVER團(tuán)隊(duì)將60，000個(gè)光源縮小到700個(gè)候選光源，供后續(xù)研究使用，其中8個(gè)他們認(rèn)為可能是第一批星系。然后，JWST再次指向潘多拉星團(tuán)，記錄下候選者的光譜——一種詳細(xì)記錄每個(gè)波長發(fā)出的光量的指紋。
“幾個(gè)不同的團(tuán)隊(duì)正在使用不同的方法尋找這些古老的星系，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都有自己的優(yōu)勢和劣勢，”Leja說。
“我們在太空中指向這個(gè)巨大的放大鏡的事實(shí)給了我們一個(gè)難以置信的深窗口，但它是一個(gè)非常小的窗口，所以我們在擲骰子。有幾個(gè)候選者是不確定的，至少有一個(gè)是認(rèn)錯(cuò)了人——它更接近于一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系。但是我們很幸運(yùn)，其中兩個(gè)就是這些古老的星系。太不可思議了。”
研究人員還使用詳細(xì)的模型來推斷這些早期星系發(fā)射JWST探測到的光時(shí)的屬性。正如研究人員所預(yù)料的那樣，這兩個(gè)星系很年輕，其成分中幾乎沒有金屬，并且正在快速生長并積極形成恒星。
“最初的元素是通過聚變過程在早期恒星的核心中鍛造出來的，”萊賈說。“這些早期星系沒有像金屬這樣的重元素是有道理的，因?yàn)樗鼈兪鞘着圃爝@些重元素的工廠之一。當(dāng)然，它們必須年輕并正在形成恒星，才能成為第一個(gè)星系，但確認(rèn)這些屬性是對我們模型的重要基礎(chǔ)測試，有助于確認(rèn)大爆炸理論的整個(gè)范式。”
研究人員指出，除了引力透鏡，JWST強(qiáng)大的紅外儀器應(yīng)該能夠探測到更遠(yuǎn)的星系，如果它們存在的話。
“我們在這個(gè)區(qū)域有一個(gè)非常小的窗口，我們沒有觀察到這兩個(gè)星系以外的任何東西，盡管JWST有這個(gè)能力，”Leja說。“這可能意味著在那段時(shí)間之前星系并沒有形成，我們不會在更遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)任何東西。或者這可能意味著我們的小窗口不夠幸運(yùn)。”
這項(xiàng)工作是提交給美國國家航空航天局的一項(xiàng)成功提案的結(jié)果，該提案建議如何在第一年的科學(xué)運(yùn)作中使用JWST。在前三個(gè)周期的提交中，美國宇航局收到的建議比望遠(yuǎn)鏡上可用的觀測時(shí)間多了4到10倍，不得不選擇其中的一小部分。
“當(dāng)我們的提議被接受時(shí)，我們的團(tuán)隊(duì)非常興奮，也有點(diǎn)驚訝，”Leja說。“這涉及到協(xié)調(diào)、人類的快速行動(dòng)以及望遠(yuǎn)鏡兩次指向同一個(gè)物體，這對第一年使用的望遠(yuǎn)鏡來說是很高的要求。壓力很大，因?yàn)槲覀冎挥袔讉€(gè)月的時(shí)間來確定跟進(jìn)的對象。但是JWST是為了發(fā)現(xiàn)第一批星系而建造的，現(xiàn)在做這件事是如此令人興奮。”
除了賓夕法尼亞州立大學(xué)，該團(tuán)隊(duì)還包括來自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校、澳大利亞Swinburne技術(shù)大學(xué)、以色列內(nèi)蓋夫本古里安大學(xué)、耶魯大學(xué)、匹茲堡大學(xué)、法國索邦大學(xué)、丹麥哥本哈根大學(xué)、瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)、麻省大學(xué)、荷蘭格羅寧根大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、日本早稻田大學(xué)、塔夫茨大學(xué)和國家光學(xué)-紅外天文學(xué)研究(NOIR)實(shí)驗(yàn)室的研究人員。