韦布望远镜观测到最古老“死亡”星系 JADES-GS-z7-01-QU

韦布望远镜观测到最古老“死亡”星系 JADES-GS-z7-01-QU GOODS 南区一小部分区域的 JWST 假彩色图像，突出显示了 JADES-GS-z7-01-QU 星系 图源：JADES 协作小组这幅 GOODS-South 星场的合成图像是利用构成欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）的四台 8.2 米巨型望远镜中的两台望远镜和一个独特的定制滤光片进行深度观测的结果，它显示了一些有史以来最暗淡的星系。这是使用两台 8.2 米望远镜进行的深度观测的一部分。后来，JWST 将这一区域的一小部分归零。(图片来源：ESO/M Hayes）短暂一生这个星系代号JADES-GS-z7-01-QU，它在宇宙大爆炸发生大约7亿年后形成，有大约1亿至10亿颗恒星，属于较小星系。星系中的恒星形成过程只持续了3000万年到9000万年就戛然而止。主持研究的英国剑桥大学卡弗里宇宙学研究所天体物理学家托比亚斯·洛塞说，这个星系似乎“轰轰烈烈地”活过一场，但很快不再有新的恒星形成，星系就此“死去”。参与研究的天体物理学家弗朗西斯科·德欧金尼奥说，质量最大的恒星最炽热、最耀眼，“生命最短暂”。“随着最炽热的恒星死去，星系颜色从蓝色，即最炽热恒星的颜色，变成黄色，再变成红色，即质量最小的恒星的颜色。”质量和太阳差不多的恒星可以活大约100亿年，而质量小得多的恒星能活上万亿年。那些较小的恒星在星系“死去”很久后仍会继续发光。“饿死”的？研究人员尚不清楚JADES-GS-z7-01-QU为何“英年早逝”，正试图找出原因。他们推测其中一个原因可能是星系中央一个超大黑洞把新恒星形成所需要的气体推出星系，导致无法形成新的恒星。还可能是因为恒星形成过程中迅速消耗掉星系中气体，但星系周围没有新的气体补充进来，导致星系“饿死”。研究人员说，由于这个星系距地球非常遥远，因此韦布望远镜观测到的是星系“过去”的情况，不排除星系在获得新的气体后又有新的恒星诞生，令星系“死而复生”。德欧金尼奥说：“我们不知道这个星系的最终命运，这可能取决于是什么机制使恒星停止诞生。”研究人员说，对这一星系的研究或能进一步揭示宇宙形成早期时的景象以及影响恒星形成的因素。 ... PC版： 手机版：

詹姆斯-韦伯望远镜捕捉到宇宙黎明期诞生的星系的首批影像

詹姆斯-韦伯望远镜捕捉到宇宙黎明期诞生的星系的首批影像 早期星系形成示意图 韦伯望远镜拥有无比强大的红外望远镜，它可以比其他任何仪器窥探到更远的时空。它不断刷新自己的记录，观测到最遥远的恒星和星系，它离宇宙黎明越来越近了。现在，韦伯望远镜成功地看到了一些最早在这个黎明形成的星系。这架望远镜捕捉到了三个星系的图像，它们形成于 132 亿年前到 134 亿年前，也就是宇宙大爆炸后 4 到 6 亿年之间。"可以说，这些是我们所见过的第一批星系形成的'直接'图像，"该研究的第一作者卡斯帕-埃尔姆-海因茨（Kasper Elm Heintz）说。"詹姆斯-韦伯号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。"下面是一些图片，通过望远镜仪器上的多个滤镜展示了一个星系。詹姆斯-韦伯通过不同滤光片拍摄的其中一个星系的图像 Kasper E. Heintz et al.我们知道，对于未经专业训练的人来说，这些图像并不令人印象深刻，但这些模糊的光团是詹姆斯-韦伯迄今为止拍摄到的最重要的图像之一。在宇宙的早期阶段，宇宙是一个非常黑暗、寒冷的地方，到处都是不透明的氢气，没有其他什么东西。最终，物质开始聚集在足够大的口袋里，在宇宙大爆炸后大约 1.8 亿年诞生了第一代恒星。这种新的光和能量开始与氢相互作用，使其电离和扩散。不久之后，这些早期恒星开始聚集成第一批星系从宇宙尺度上说是"不久"，也就是大约 1.2 亿年到 2.2 亿年之后。这些星系被认为是在氢气的哺育下开始形成自己的新恒星。而这正是新图像所捕捉到的。詹姆斯-韦伯极其灵敏的红外光谱仪能够测量出星系发出的光线是如何被星系内部和周围的中性氢气吸收的。这些信号表明，氢气正在涌入这些小星系，为新的小恒星提供能量，正如现有模型所预测的那样。这项研究的作者加布里埃尔-布拉莫尔（Gabriel Brammer）说："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。这是一个我们将进一步研究的过程，直到我们有希望拼凑出更多的拼图碎片。"这项研究发表在《科学》杂志上。 ... 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：

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：

韦伯望远镜探测到迄今发现最远的活跃超大质量黑洞

韦伯望远镜探测到迄今发现最远的活跃超大质量黑洞 科学家们利用韦伯望远镜对GN-z11进行研究，还发现了一些诱人的证据，证明在这个偏远星系的外围存在着群体III恒星。这些难以捉摸的恒星是宇宙中第一批发光的恒星，纯粹由氢和氦组成。虽然从未对这类恒星进行过明确的探测，但科学家们知道它们一定存在。现在，有了韦伯望远镜，发现它们似乎比以往任何时候都更接近了。这幅由韦伯的近红外相机（NIRCam）仪器拍摄的图像显示了 GOODS-North 星系场的一部分。右下方的拉线突出显示了GN-z11星系，它出现的时间距离宇宙大爆炸刚刚过去4.3亿年。图像显示了一个延伸部分，追踪着 GN-z11 宿主星系，以及一个中心源，其颜色与黑洞周围吸积盘的颜色一致。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Brant Robertson（加州大学圣克鲁兹分校）、Ben Johnson（剑桥大学天文学院）、Sandro Tacchella（剑桥大学）、Marcia Rieke（亚利桑那大学）、Daniel Eisenstein（剑桥大学天文学院）美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）的两个研究小组深入时空，研究了异常明亮的星系 GN-z11。这个星系最初是由美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜探测到的，它是迄今为止观测到的最年轻、最遥远的星系之一，它是如此明亮，以至于科学家们都很难理解其中的原因。现在，GN-z11 透露了它的一些秘密。一个利用韦伯望远镜研究 GN-z11 的小组发现了第一个明确的证据，证明该星系的中央有一个超大质量黑洞，正在快速吸积物质。他们的发现使这个星系成为迄今为止发现的最远的活跃超大质量黑洞。英国剑桥大学卡文迪什实验室和卡弗里宇宙学研究所的首席研究员罗伯托-马约利诺解释说："我们发现了超大质量黑洞附近常见的极致密气体。这些是GN-z11所在的黑洞正在吞噬物质的第一个明确信号。"利用韦伯望远镜，研究小组还发现了通常在吸积型超大质量黑洞附近观测到的电离化学元素的迹象。此外，他们还发现该星系正在释放出一股非常强大的风。这种高速风通常是由与剧烈吸积的超大质量黑洞相关的过程驱动的。同样来自卡文迪什实验室和卡弗里研究所的研究人员汉娜-于布勒（Hannah Übler）说："韦伯的近红外相机（NIRCam）发现了一个延伸部分，它追踪着宿主星系，以及一个中央紧凑源，其颜色与黑洞周围吸积盘的颜色一致。"这些证据共同表明，GN-z11 内有一个 200 万太阳质量的超大质量黑洞，它正处于吞噬物质的非常活跃阶段，这也是它如此明亮的原因。第二个小组也是由马约利诺领导的，他们利用韦伯望远镜的近红外摄谱仪（NIRSpec），在围绕着GN-z11的光环中发现了一个气态氦团。马约利诺说："除了氦之外，我们看不到其他任何东西，这表明这个团块一定是相当原始的。这是理论和模拟在这些时代特别大质量星系附近所预料到的在光晕中应该有原始气体的小块存留，这些气体可能会坍缩并形成群体III星团。"寻找前所未见的第三族群恒星几乎完全由氢和氦形成的第一代恒星是现代天体物理学最重要的目标之一。这些恒星预计质量很大、光度很强、温度很高。它们的预期特征是存在电离氦，而不存在比氦重的化学元素。第一批恒星和星系的形成标志着宇宙历史的根本性转变，在此期间，宇宙从黑暗和相对简单的状态演变成我们今天看到的高度结构化和复杂的环境。在未来的韦伯观测中，Maiolino、Übler 和他们的团队将对 GN-z11 进行更深入的探索，并希望加强对可能正在其光环中形成的 Population III 恒星的研究。《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）已接受发表关于GN-z11光环中原始气体团块的研究成果。对GN-z11黑洞的研究结果于2024年1月17日发表在《自然》杂志上。这些数据是作为JWST高级深河外星系巡天（JADES）的一部分获得的，JADES是NIRCam和NIRSpec团队的一个联合项目。詹姆斯-韦伯太空望远镜是世界上最重要的太空科学观测站。韦伯正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（Canadian Space Agency）。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

从宇宙斑点到巨大星系：韦伯揭示早期宇宙的巨型星系Gz9p3

从宇宙斑点到巨大星系：韦伯揭示早期宇宙的巨型星系Gz9p3 然而，我们观测到的星系肯定不是稚嫩的，新的观测结果表明，在如此早期，星系的质量和成熟度都超过了以前的预期，这有助于改写我们对星系形成和演化的认识。我们的国际研究小组最近对已知最早的星系之一Gz9p3进行了前所未有的详细观测，观测结果发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）上。它的名字来源于格拉斯合作（我们国际研究团队的名称）和星系的红移z=9.3这一事实，红移是描述天体距离的一种方法，因此有了G和z9p3。Gz9p3，宇宙最初 5 亿年中已知最亮的合并星系（通过 JWST 观测） 左图：直接成像显示中央区域有一个双核核心。右图光剖面的等高线显示出星系合并产生的拉长的团块结构。资料来源：美国国家航空航天局就在几年前，Gz9p3 还只是哈勃太空望远镜中的一个光点。但通过詹姆斯-韦伯太空望远镜，我们可以观测到这个天体在宇宙大爆炸后 5.1 亿年，也就是大约 130 亿年前的样子。对于这样一个年轻的宇宙来说，Gz9p3 的质量和成熟度都远超预期，它已经包含了几十亿颗恒星。它是迄今为止确认的质量最大的天体，根据计算，它的质量是宇宙早期发现的其他星系的 10 倍。这些结果表明，银河系要达到这样的大小，恒星的发展速度和效率一定比我们最初想象的要快得多。早期宇宙中最遥远的星系合并这个 Gz9p3 不仅质量巨大，而且其复杂的形状一眼就能看出它是有史以来最早的星系合并之一。JWST 对这个星系的成像显示了两个相互作用星系的典型形态。合并还没有结束，因为我们仍然可以看到两个组成部分。当两个大质量天体像这样合并时，它们会在合并过程中有效地丢弃一些物质。因此，这些被丢弃的物质表明，我们观测到的是有史以来最遥远的一次合并。随后，研究人员将目光投向更深层次，以描述构成合并星系的恒星群。利用 JWST，我们能够检查星系的光谱，就像三棱镜把白光分成彩虹一样，我们也能把光分成不同的部分。如果仅使用成像技术，对这些非常遥远天体的大多数研究只能显示出非常年轻的恒星，因为年轻的恒星更亮，所以它们的光会主导成像数据。例如，由星系合并引发的一个不到几百万年历史的年轻明亮群体，比一个已经超过一亿年历史的古老群体更加耀眼。利用光谱技术，我们可以进行非常详细的观测，从而区分出这两个种群。早期宇宙的新模型考虑到恒星形成的时间较早，到这一宇宙时期已经足够老化，如此成熟的老恒星群是我们始料未及的。光谱非常细致，我们可以看到老恒星的细微特征，这些特征告诉我们，它们比你想象的要多得多。光谱中检测到的特定元素（包括硅、碳和铁）显示，这个较老的族群的存在一定是为了给星系提供丰富的化学物质。令人惊讶的不仅是星系的大小，还有它们成长到如此成熟的化学状态的速度。这些观测结果提供的证据表明，在宇宙大爆炸之后，恒星和金属迅速而有效地积累起来，并与正在进行的星系合并联系在一起，这表明拥有几十亿颗恒星的大质量星系比预期的更早存在。观测结果提供了证据，证明恒星和金属在宇宙大爆炸之后迅速、高效地积累起来。资料来源：NASA、ESA、Jennifer Lotz（STSCI）、Matt Mountain（STSCI）、Anton M. Koekemoer（STSCI）、HFF 小组（STSCI）孤立星系从其有限的气体库中就地积累恒星群，然而，这种增长方式对星系来说是缓慢的。星系之间的相互作用可以吸引新的原始气体流入，为恒星的快速形成提供燃料，而星系的合并则为质量的积累和增长提供了更快的通道。现代宇宙中最大的星系都有过合并的历史，包括我们的银河系，它是通过与较小星系的连续合并才发展到现在的大小的。对Gz9p3的这些观测结果表明，星系能够在早期宇宙中通过合并迅速积累质量，恒星形成效率比我们预期的要高。利用 JWST 进行的这一观测和其他观测正在促使天体物理学家调整他们对宇宙早期的建模。我们的宇宙学不一定是错的，但我们对星系形成速度的理解可能是错的，因为它们的质量比我们认为的可能还要大。在利用 JWST 进行科学观测的两年期即将到来之际，这些新成果可谓恰逢其时。随着观测到的星系总数不断增加，研究早期宇宙的天文学家们正从发现阶段过渡到我们拥有足够大的样本来开始建立和完善新模型的阶段。现在是了解早期宇宙奥秘的最激动人心的时刻。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：