天文学家用韦伯望远镜揭开宇宙最古老低质量星系的秘密

天文学家用韦伯望远镜揭开宇宙最古老低质量星系的秘密 罗格斯大学的天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜研究了沃尔夫-伦德马克-梅洛特星系，揭开了宇宙早期恒星形成的历史。他们的发现为星系如何演化以及温度在恒星形成中的作用提供了新的见解。资料来源：美国国家航空航天局面向宇宙的“考古发掘”艺术与科学学院物理与天文学系助理教授克里斯汀-麦奎恩（Kristen McQuinn）说："通过如此深入的观察和如此清晰的观察，我们已经能够有效地回到过去，基本上是在进行一种考古挖掘，寻找宇宙历史早期形成的低质量恒星。"她领导的这项研究发表在《天体物理学报》。McQuinn认为，罗格斯大学高级研究计算办公室管理的Amarel高性能计算集群使研究小组能够计算银河系的恒星发展史。这项研究的一个方面是将一次大规模计算重复600次。她补充说，这项重大计算工作还有助于确认望远镜校准和数据处理程序，这将使更广泛的科学界受益。WLM星系部分区域的两幅景象，一幅由美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄（左），另一幅由詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄。图片来源：Science：NASA, ESA, CSA, IPAC, Kristen McQuinn (RU), Image Processing：Zolt G. Levay（STScI），Alyssa Pagan（STScI）低质量星系的重要性麦奎恩对所谓的"低质量"星系特别感兴趣。因为它们被认为是早期宇宙的主宰，研究人员可以利用它们来研究恒星的形成、化学元素的演化以及恒星形成对星系气体和结构的影响。它们很微弱，分布在天空中，构成了本地宇宙中的大多数星系。像韦伯望远镜这样先进的望远镜让科学家们能够近距离观察它们。WLM是德国天文学家马克斯-沃尔夫（Max Wolf）于1909年发现的一个"不规则"星系，这意味着它不具有明显的形状，如螺旋形或椭圆形，瑞典天文学家克努特-伦德马克（Knut Lundmark）和英国天文学家菲力伯特-雅克-梅洛特（Philibert Jacques Melotte）于1926年对它进行了更详细的描述。它位于本星系群的外围，本星系群是一个哑铃状的星系群，其中包括银河系。麦奎因指出，由于位于本星系群的边缘，WLM免受了与其他星系交融的破坏，使其恒星群处于原始状态，有利于研究。天文学家之所以对WLM感兴趣，还因为它是一个充满活力的复杂星系，拥有大量气体，能够积极地形成恒星。WLM 银河系中的恒星形成为了了解银河系恒星形成的历史即恒星在宇宙不同时期的诞生速度，麦奎恩和她的团队利用这架望远镜煞费苦心地将包含成千上万颗恒星的天空区域归零。为了确定恒星的年龄，他们测量了恒星的颜色（代表温度）和亮度。麦奎因说："我们可以利用我们对恒星演化的了解，以及这些颜色和亮度所表明的情况，基本上确定星系恒星的年龄。"研究人员随后对不同年龄的恒星进行了计数，并绘制出了宇宙历史上恒星的诞生率。以这种方式对恒星进行编目向研究人员表明，随着时间的推移，WLM 产生恒星的能力在起伏。研究小组的观测结果证实了科学家们早些时候利用哈勃太空望远镜所做的评估，这些观测结果表明，在宇宙历史的早期，该星系曾在30亿年的时间里产生过恒星。它停顿了一段时间，然后又重新点燃。她相信这种停顿是由早期宇宙的特定条件造成的："那时的宇宙真的很热。我们认为，宇宙的温度最终加热了这个星系中的气体，使恒星的形成一度停止。冷却期持续了几十亿年，然后恒星形成再次开始。"这项研究是美国国家航空航天局"早期发布计划"的一部分，该计划指定科学家与太空望远镜科学研究所合作开展研究，旨在突出韦伯的能力，帮助天文学家为未来的观测做好准备。美国国家航空航天局于 2021 年 12 月发射了韦伯望远镜。这个大型镜面仪器在距离地球一百万英里的地方围绕太阳运行。科学家们争先恐后地在望远镜上研究一系列课题，包括早期宇宙的状况、太阳系的历史以及系外行星的搜寻。麦奎因说："这项计划将产生许多尚未完成的科学成果。"相关文章:韦伯望远镜在极端恒星环境中发现生命的前身：水和简单的有机分子 ... PC版： 手机版：

詹姆斯·韦布空间望远镜探测到宇宙早期星系中存在碳

詹姆斯·韦布空间望远镜探测到宇宙早期星系中存在碳   研究示意图。图片来源：物理学家组织网早期宇宙几乎完全由最简单的氢元素，以及少量氦和锂组成。而现在观察到的宇宙中所有其他元素都在恒星内部形成。当恒星爆炸成超新星时，产生的元素在宿主星系内循环，孕育下一代恒星。随着每一代新恒星和“星尘”诞生，越来越多金属形成，宇宙进化到可以支持地球等岩石行星的存在以及生命的繁衍生息。在最新研究中，科学家使用韦布望远镜观测了一个宇宙大爆炸后仅3.5亿年就已经存在的星系，这是迄今科学家探测到的最遥远的星系之一。他们使用韦布的近红外光谱仪，将来自该年轻星系的光分解成一系列颜色。鉴于不同元素会在星系光谱中留下不同的化学“指纹”，科学家由此可确定其化学成分。光谱分析“可靠地”检测到了碳，“初步”检测到了氧和氖。研究人员表示，此前认为宇宙大爆炸后约10亿年碳才开始大量聚集，但他们发现碳形成得更早。这意味着第一批恒星的运行方式可能非常不同。鉴于碳是人类已知生命的基础，生命在宇宙中进化的时间可能比现在认为的早得多。 ... PC版： 手机版：

哈勃太空望远镜观测到12个相互作用的星系 碰撞引发了恒星的形成而不是毁灭

哈勃太空望远镜观测到12个相互作用的星系 碰撞引发了恒星的形成而不是毁灭 美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜观测到了12个相互作用的星系，发现了富含气体、尘埃和恒星的长潮汐尾迹，沿潮汐尾迹发现了425个新生恒星簇。这些星团每个都包含多达 100 万颗蓝色的新生恒星，它们是星系碰撞的结果，星系碰撞引发了恒星的形成而不是毁灭。从这张哈勃太空望远镜拍摄的图片中可以看到，AM 1054-325 星系在邻近星系的引力作用下，从正常的薄饼状螺旋形状扭曲成了 S 形。这样的一个后果是，新生的恒星群沿着一条延伸数千光年的潮汐尾迹形成，就像一串珍珠。它们的形成是由于气体结在引力作用下坍缩，从而在每个星团中产生了大约 100 万颗新生恒星。资料来源：NASA、ESA、STScI、Jayanne English（马尼托巴大学）与你的想象相反，星系碰撞并不会摧毁恒星。事实上，粗暴和翻滚的动力学引发了新一代恒星的诞生，并可能伴随着行星的诞生。现在，美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜已经锁定了12个相互作用的星系，这些星系有着长长的、像蝌蚪一样的潮汐尾巴，尾巴上有气体、尘埃和大量的恒星。哈勃望远镜的锐利度和对紫外线的敏感度发现了这些潮汐尾巴上的 425 个新生恒星星团，看上去就像一串串节日彩灯。每个星团包含多达 100 万颗蓝色的新生恒星。潮汐尾部的星系团已经存在了几十年。当星系相互作用时，引力潮汐力会拉出长长的气体和尘埃流。触须星系和老鼠星系就是两个广为人知的例子，它们都有狭长的手指状突起。一个天文学家小组结合新的观测数据和档案数据，得到了潮汐尾部星团的年龄和质量。他们发现，这些星团非常年轻只有1000万年的历史。而且它们似乎是以同样的速度沿着绵延数千光年的尾巴形成的。"在尾部看到大量年轻天体是个惊喜。它告诉我们很多关于星团形成效率的信息，"第一作者、弗吉尼亚州阿什兰市伦道夫-麦肯学院的迈克尔-罗德鲁克说。"有了潮汐尾部，你就会建立起新一代的恒星，否则这些恒星可能不会存在"。这些尾巴看起来就像是星系的旋臂，并将其伸向太空。旋臂的外部像太妃糖一样被一对相互作用的星系之间的引力拉扯着。在星系合并之前，星系中含有丰富的分子氢尘埃云，这些尘埃云可能一直处于惰性状态。但是，这些氢云在碰撞过程中受到了挤压和撞击。这就把氢压缩到了一定程度，从而引发了一场恒星诞生的风暴。这些被挤出的星团的命运还不确定。它们可能在引力作用下保持完整，进化成球状星团就像那些在银河系平面外运行的星团一样。或者，它们可能会分散开来，在宿主星系周围形成一个恒星光环，或者被抛弃，成为星系间的流浪恒星。在宇宙早期，星系之间的碰撞更为频繁，这种串珠状恒星形成可能更为常见。哈勃观测到的这些附近的星系是很久以前发生的事情的代表，因此是研究遥远过去的实验室。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

哈勃望远镜捕捉到4900万光年外的物质和能量漩涡

哈勃望远镜捕捉到4900万光年外的物质和能量漩涡 哈勃太空望远镜拍摄的 NGC 4951 是室女座的一个螺旋星系，距离地球 4900 万光年。图片来源：ESA/哈勃和 NASA，D. Thilker，M. Zamani（ESA/哈勃）这张照片是在对附近星系的物质和能量运动进行研究时拍摄的，它反映了恒星形成的持续周期。在这个循环中，星系气体凝聚成分子云，然后坍缩形成新恒星。这些新恒星会发出强大的辐射或恒星风，在一个叫做反馈的过程中驱散分子云。剩下的气体则在其他地方形成新的云。这种物质和能量的运动循环决定了星系形成恒星的速度和消耗气体的速度，也就是星系在整个生命过程中的演化过程。对这种演化的理解取决于星系中的星云、恒星和星团：它们是什么时候形成的，以及它们过去的行为。哈勃在测量恒星群方面一直都很出色，在包括 NGC 4951 在内的星系中追踪气体和恒星形成的任务也不例外。NGC 4951 也被归类为塞弗星系，这种星系有一个非常明亮和充满能量的核，被称为活动星系核。这幅图像很好地展示了这个星系的能量，以及整个星系中物质和能量运输的一些动态星系活动：一个闪亮的核心，周围是漩涡臂、发光的粉红色恒星形成区和厚厚的尘埃。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜首次捕捉到宇宙最早期星系的诞生过程

韦伯望远镜首次捕捉到宇宙最早期星系的诞生过程 这幅插图显示了一个在宇宙大爆炸后几亿年才形成的星系，在重离子时代，气体是透明和不透明的混合体。来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的数据显示，这些早期星系附近存在大量冷的中性气体而且这些气体的密度可能比预想的要高。韦伯望远镜在2022年开始观测几个月后，作为其宇宙演化早期释放科学（CEERS）调查的一部分观测到了这些星系。CEERS包括图像和来自其NIRSpec（近红外摄谱仪）上微型遮光器的光谱数据。作为韦伯早期发布科学（ERS）计划的一部分，CEERS的数据被立即发布，以支持类似的发现。资料来源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）这一发现是利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）完成的，该望远镜为我们地球上的人们带来了对形成中星系的首次"实时观测"。通过这架望远镜，研究人员能够看到大量气体发出的信号，这些气体在形成过程中不断积累并吸附到一个小型星系上。虽然根据理论和计算机模拟，星系就是这样形成的，但实际情况却从未出现过。"可以说，这是我们看到的第一张'直接'拍摄的星系形成图像。詹姆斯-韦伯之前向我们展示的是处于演化后期的早期星系，而在这里，我们见证了它们的诞生，从而也见证了宇宙中第一批恒星系统的构建。"尼尔斯-玻尔研究所的卡斯帕-埃尔姆-海因茨助理教授说，他领导了这项新研究。这项研究发表在备受推崇的科学杂志《科学》上。他们是如何做到的：研究人员利用复杂的模型，研究了来自这些星系的光线是如何被其内部和周围的中性气体吸收的，从而能够测量出宇宙第一批星系的形成过程。这种转变被称为莱曼-阿尔法转变。通过测量光线，研究人员能够将新形成的星系中的气体与其他气体区分开来。这些测量结果之所以能够实现，要归功于詹姆斯-韦伯太空望远镜极其灵敏的红外摄谱仪功能。大爆炸后不久诞生的星系研究人员估计，这三个星系的诞生大约发生在宇宙大爆炸之后的 4-6 亿年。虽然这听起来像是一个很长的时间，但它相当于在宇宙 138 亿年总寿命的前 3% 到 4% 的时间里形成的星系。宇宙大爆炸后不久，宇宙还是一团由氢原子组成的巨大不透明气体与今天不同的是，今天的夜空中布满了轮廓分明的恒星。"在宇宙大爆炸后的几亿年里，第一批恒星形成，之后恒星和气体开始凝聚成星系。"达拉赫-沃森（Darach Watson）副教授解释说："这就是我们在观测中看到的开始过程。"星系的诞生发生在宇宙历史上被称为"再电离纪元"的时期，当时一些第一批星系的能量和光线冲破了氢气迷雾。研究人员正是利用詹姆斯-韦伯太空望远镜的红外视觉捕捉到了这些大量的氢气。这是迄今为止科研人员发现的对寒冷的中性氢气最遥远的测量，氢气是恒星和星系的组成部分。关于早期宇宙宇宙的"生命"始于大约 138 亿年前的一次巨大爆炸宇宙大爆炸。这一事件产生了大量的亚原子粒子，如夸克和电子。这些粒子聚集在一起形成质子和中子，随后凝聚成原子核。宇宙大爆炸后大约 38 万年，电子开始围绕原子核运行，宇宙中最简单的原子逐渐形成。第一批恒星是在几亿年后形成的。在这些恒星的内部，形成了我们周围更大、更复杂的原子。后来，恒星凝聚成星系。我们已知最古老的星系是在宇宙大爆炸后大约 3-4 亿年形成的。我们的太阳系诞生于大约 46 亿年前宇宙大爆炸后 90 多亿年。进一步了解我们的起源这项研究是由卡斯帕-埃尔姆-海因茨（Kasper Elm Heintz）与哥本哈根大学尼尔斯-玻尔研究所宇宙曙光中心的研究同事达拉赫-沃森（Darach Watson）、加布里埃尔-布拉莫尔（Gabriel Brammer）和博士生西蒙妮-维加尔（Simone Vejlgaard）等人密切合作完成的。这项最新成果让他们离实现这一目标更近了一步。研究小组已经申请了更多的詹姆斯-韦伯太空望远镜的观测时间，希望能够扩大他们的新成果，了解更多关于星系形成的最早时代的信息。"目前，我们正在绘制新观测到的星系形成图，其细节比以前更加丰富。与此同时，我们也在不断尝试突破我们所能看到的宇宙的极限。因此，也许我们会走得更远，"Simone Vejlgaard 说。研究人员认为，新知识有助于回答人类最基本的问题之一。"我们人类一直在问的一个最基本的问题是：'我们从哪里来？'在这里，我们通过揭示宇宙中一些最初的结构产生的时刻，拼凑出了更多的答案。"加布里埃尔-布拉莫尔（Gabriel Brammer）副教授总结说："我们将进一步研究这个过程，希望能够拼凑出更多的拼图碎片。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜展示距离银河系较近的19个螺旋星系

韦伯望远镜展示距离银河系较近的19个螺旋星系 让天文学家惊讶的是，图像还显示了气体和尘埃中的大型球形外壳，这些外壳可能是由爆炸的恒星产生的。牛津大学天文学家托马斯·威廉姆斯表示，这些数据很重要，因为它们为我们提供了关于恒星形成最早阶段的新视角。公开资料显示，韦伯太空望远镜造价100亿美元，是美国航天局迄今建造的最大、功能最强的空间望远镜。其主镜直径6.5米，由18片巨大六边形镜片构成；配有5层可展开的遮阳板。韦伯太空望远镜2021年12月25日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空，一个月后进入围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道，距离地球约150万千米。 ... PC版： 手机版：