幼年即巨人 韦伯望远镜揭示超大质量黑洞的成长过程

幼年即巨人 韦伯望远镜揭示超大质量黑洞的成长过程 詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）在服役的第一年里，在我们夜空的一个极小区域里发现了一堆小红点，这可能是一个意想不到的突破。通过老式哈勃太空望远镜的"眼睛"，这些天体与普通星系无法区分。"JWST并不是为这一特定目的而开发的，但它帮助我们确定了在宇宙遥远的过去发现的微弱的小红点是质量极大的黑洞的小型版本。这些特殊的天体可能会改变我们对黑洞起源的看法，"该研究的第一作者、奥地利科学技术研究所（ISTA）助理教授乔瑞特-马特希（Jorryt Matthee）说。"目前的发现可能会让我们离解答天文学中最大的难题之一更近一步： 根据目前的模型，早期宇宙中的一些超大质量黑洞只是生长得'太快'了。那么它们是如何形成的呢？"巨型类星体和小红点。NASA/ESA/CSA 詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）NIRCam拍摄的发光类星体J1148+5251的照片，这是一个极其罕见的100亿太阳质量的活跃超大质量黑洞。类星体的光是橙色的星状光源，有六个清晰的衍射尖峰，是在 130 亿年前发出的。年轻宇宙中存在如此巨大的黑洞，对黑洞和星系形成理论提出了重要挑战。与此同时，图像还捕捉到了小的点状红色物体，即所谓的小红点。几乎每一张 JWST 的深空图像中都会出现几个这样的天体。与类星体 J1148+5251 一样，这些天体发出的光（在这些情况下是 125 亿年前发出的）也是由超大质量黑洞驱动的。不过，这些黑洞的质量要低一百到一千倍，而且被尘埃严重遮挡（使其呈现红色）。这些小红点可能代表了处于类星体发光阶段之前的演化阶段的星系，因此有助于研究人员了解超大质量黑洞在遥远星系中的形成和作用。该图像是 EIGER 项目的一部分。资料来源：NASA、ESA、CSA、J. Matthee（ISTA）、R. Mackenzie（苏黎世联邦理工学院）、D. Kashino（日本国家天文台）、S. Lilly（苏黎世联邦理工学院）宇宙的不归点长期以来，科学家们一直认为黑洞是一种数学奇观，直到它们的存在变得越来越明显。这些奇特的宇宙无底洞可能具有如此紧凑的质量和强大的引力，以至于任何东西都无法逃脱它们的吸引力它们吸进任何东西，包括宇宙尘埃、行星和恒星，并使其周围的空间和时间发生变形，以至于连光都无法逃脱。爱因斯坦一个多世纪前发表的广义相对论预言，黑洞可以有任何质量。其中一些最引人入胜的黑洞是超大质量黑洞（SMBHs），它们的质量可以达到太阳质量的数百万到数十亿倍。天体物理学家一致认为，几乎每个大星系的中心都有一个超大质量黑洞。人马座 A* 是银河系中心的一个 SMBH，其质量是太阳的 400 多万倍，这一证据获得了 2020 年诺贝尔物理学奖。质量太大，不可能存在然而，并非所有的 SMBH 都是一样的。人马座 A* 可以比作一座沉睡的火山，而有些 SMBH 则通过吞噬天文数字级的物质而极速增长。因此，它们变得非常明亮，直到不断膨胀的宇宙边缘都能观测到它们。这些 SMBH 被称为类星体，是宇宙中最亮的天体之一。"类星体的一个问题是它们中的一些似乎质量过大，从观测类星体的宇宙年龄来看质量太大。我们称它们为'问题类星体'，"Matthee说。"如果我们考虑到类星体起源于大质量恒星的爆炸而且我们从一般物理定律中知道了它们的最大增长速度，那么其中一些类星体的增长速度看起来超过了可能的范围。这就好比一个五岁的孩子长到了两米高。"他解释说。SMBH的生长速度可能比我们最初想象的还要快吗？或者它们的形成方式不同？Jorryt Matthee，奥地利科技研究所（ISTA）助理教授巨型宇宙怪兽的小型版本现在，Matthee 和他的同事们确定了在 JWST 图像中以小红点形式出现的天体群。同时，他们还证明这些天体是 SMBH，但不是质量过大的 SMBH。确定这些天体是SMBH的关键在于探测到了具有宽线剖面的Hα光谱发射线。Hα 线是可见光深红色区域的光谱线，是氢原子受热时发出的。光谱的宽度可追踪气体的运动。"Hα线的基底越宽，气体的速度就越高。因此，这些光谱告诉我们，我们看到的是一个非常小的气体云，它的运动速度非常快，并围绕着像 SMBH 这样质量非常大的东西运行，"Matthee 说。然而，这些小红点并不是在超大质量 SMBH 中发现的巨大宇宙怪兽。"'问题类星体'是蓝色的，非常明亮，质量是太阳的数十亿倍，而小红点更像是'类星体宝宝'。它们的质量介于一千万到一亿个太阳质量之间。此外，它们呈现红色是因为它们布满了尘埃。灰尘遮住了黑洞，使颜色变红，"Matthee 说。但最终，从黑洞中流出的气体将刺破尘茧，巨行星将从这些小红点中演化出来。因此，这位 ISTA 天体物理学家和他的团队认为，这些小红点是巨型蓝色 SMBH 的红色小版本，处于问题类星体出现之前的阶段。"更详细地研究超大质量SMBH的婴儿版，将让我们更好地了解问题类星体是如何存在的。"一项"突破性"技术Matthee和他的团队之所以能找到婴儿类星体，要归功于EIGER（再电离纪元中的发射线星系和星系间气体）和FRESCO（第一再电离纪元光谱完整观测）合作项目获得的数据集。这些都是Matthee参与的一个大型和一个中型 JWST 计划。去年12月，《物理世界》杂志将EIGER列为2023年年度十大突破之一。"EIGER旨在专门研究罕见的蓝色超大质量类星体及其环境。它并不是为了寻找小红点而设计的。但我们在同一个数据集中偶然发现了它们。这是因为，通过使用 JWST 的近红外相机，EIGER 获取了宇宙中所有天体的发射光谱，"Matthee 说。"如果你竖起食指并完全伸直手臂，我们探索的夜空区域大约相当于你指甲表面的二十分之一。到目前为止，我们可能只触及了表面。"Matthee相信，目前的研究将开辟许多途径，并有助于回答一些有关宇宙的重大问题。"黑洞和 SMBH 可能是宇宙中最有趣的东西。很难解释它们为什么存在，但它们确实存在。我们希望这项工作能帮助我们揭开宇宙最大的神秘面纱之一。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

NASA 韦伯望远镜再出新图，揭开天王星惊艳细节

NASA 韦伯望远镜再出新图，揭开天王星惊艳细节 为了庆祝即将到来的发射两周年，詹姆斯・韦伯太空望远镜 (JWST) 送上了一份特别的礼物 。这幅图像中的天王星宛如一颗蓝色的光球，涟漪般融入漆黑的宇宙，展现出其前所未见的迷人一面。 与上世纪 80 年代旅行者 2 号拍摄的平淡图像相比，韦伯望远镜为我们呈现了更生动、细节更丰富的天王星。韦伯望远镜的图像凸显了围绕天王星的众多光环，其中包括“难以捉摸的泽塔环”，这是天王星最内层的微弱而分散的光环。还可以看到位于图像中心的白色斑点，也就是天王星的北极云帽。 天王星可谓是冰雪王国。它以大约 98 度的倾斜角自转，导致行星的另一侧在四分之一的天王星年里陷入极度寒冷和黑暗之中（注：一个天王星年相当于大约 84 个地球年）。来源 ， 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat

全球最大型太空望远镜詹姆斯·韦伯太空望远镜公布了木星前所未有的景象。

全球最大型太空望远镜詹姆斯·韦伯太空望远镜公布了木星前所未有的景象。 耗资100亿美元的韦伯望远镜今年开始服役。今年7月，该望远镜拍摄了这颗太阳系最大行星的照片，详细地呈现了围绕木星的极光、巨大的风暴大红斑、卫星和木星环。 由于人眼无法看到红外线，该图像经过人工上色，以突出特征。

NASA 韦伯望远镜发布火星红外照片

NASA 韦伯望远镜发布火星红外照片 詹姆斯·韦布空间望远镜近日发布了其拍摄的首张火星红外图像，捕获了整颗行星的大气数据，这将帮助天文学家识别以前仪器无法识别的现象和气体，更好地了解火星的大气层。 韦布发布的图像用两种不同的红外波长显示了火星东半球的图像。波长较短的部分是火星反射太阳光得到的结果，显示了可见光图像中常见的行星表面特征；波长较长的部分则显示了火星表面和大气散发的热量，以及大气中二氧化碳浓度的信息。 左边：目前的火星地图。右上：同一区域的红外图像，显示了火山口和灰尘层等表面特征。右下：显示火星温度的红外图像。 来自：雷锋 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat 投稿：@kejiqubot

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：

韦伯太空望远镜揭示关键恒星形成区N79的细节

韦伯太空望远镜揭示关键恒星形成区N79的细节 詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）捕捉到了位于大麦哲伦星云中一个充满活力的恒星形成区N79的图像，凸显了它作为年轻版狼蛛星云的潜力。这次观测通过中红外光揭示了该区域发光的气体和尘埃，为了解早期宇宙的恒星形成过程和化学成分提供了宝贵的信息。图片来源：ESA/Webb、NASA & CSA、O. Nayak、M. MeixnerN79是一个巨大的恒星形成复合体，位于一般未被探索的LMC西南区域，跨度大约1630光年。N79通常被认为是年轻版的30 Doradus（又称塔兰图拉星云），后者是韦伯最近的另一个目标。研究表明，在过去的 50 万年里，N79 的恒星形成效率要比30 Doradus高出 2 倍。这幅特殊的图像以三个巨型分子云团中的一个为中心，被称为 N79 South（简称 S1）。围绕着这个明亮物体的明显"星芒"图案是一系列衍射尖峰。所有像韦伯望远镜这样使用镜面收集光线的望远镜，都会因为望远镜的设计而产生这种人工痕迹。在韦伯望远镜中，由于韦伯望远镜的 18 个主镜部分呈六边形对称，因此出现了六个最大的衍射尖峰。只有在非常明亮、紧凑的天体周围才会出现这样的图案，因为所有的光线都来自同一个地方。大多数星系，即使在我们眼中看起来非常小，也比单颗恒星更暗、更分散，因此不会出现这种图案。在中红外成像仪捕捉到的较长的光波长下，韦伯拍摄到的 N79 星展现了该区域发光的气体和尘埃。这是因为中红外光能够揭示云层深处的情况（而较短波长的光会被星云中的尘粒吸收或散射）。一些仍然嵌入的原恒星也出现在这个区域。天文学家之所以对这样的恒星形成区域感兴趣，是因为它们的化学成分与宇宙只有几十亿年历史、恒星形成达到顶峰时观测到的巨大恒星形成区域的化学成分相似。银河系中的恒星形成区并没有像N79那样以如此迅猛的速度产生恒星，它们的化学成分也不尽相同。韦伯望远镜现在为天文学家提供了一个机会，将对 N79 星区恒星形成的观测结果与望远镜对宇宙早期遥远星系的深入观测结果进行对比。对N79的这些观测是韦伯计划的一部分，该计划正在研究形成中恒星的周星盘和包层在不同质量范围和不同演化阶段的演化情况。韦伯的灵敏度将使科学家们能够首次探测到质量与太阳相近的恒星周围的行星形成尘埃盘，这些恒星位于 LMC 的距离上。该图像包括蓝色的 7.7 微米光、青色的 10 微米光、黄色的 15 微米光和红色的 21 微米光（分别为 770W、1000W、1500W 和 2100W 滤光片）。 ... PC版： 手机版：