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：

宇宙幻象：哈勃发现伪装成不规则星系的螺旋星系

宇宙幻象：哈勃发现伪装成不规则星系的螺旋星系 这张哈勃太空望远镜拍摄的照片显示的是室女座的一个星系 NGC 4423。它乍看之下并不规则，但实际上是一个螺旋星系。由于我们从地球上的固定视角，它的真实形状被遮挡住了，其特征是一个密集的中央隆起和螺旋臂。 信用：ESA/Hubble & NASA, M. Sun这里我们看到的是NGC 4423，一个位于室女座中大约5500万光年之外的星系。在这张图片中，NGC 4423 看起来像是一个不规则的管状星系，所以如果你发现它实际上是一个螺旋星系，可能会感到很惊讶。了解了这一点，我们就能看清星系中央较密集的隆起部分，以及周围较不密集的圆盘（由旋臂组成的部分）。如果从正面看 NGC 4423，它的形状就会像我们印象中的螺旋星系：壮观的曲臂从明亮的中心向外延伸，中间穿插着较暗、较暗、较少人的区域。但是，在观测天空时，我们受到地球和观测对象之间相对位置的限制：我们不能简单地调整地球的位置，以便更好地正面观测 NGC 4423！当然，天体在太空中并不是静止不动的，而是经常以极快的速度相互移动。这或许意味着，如果一个星系相对于地球的运动方向是偶然的，那么一旦它移动得足够远，我们或许就能从一个截然不同的角度来观察它了。这在理论上是有可能的，但现实情况是，太空中的距离实在是太大了，人类的寿命也太短了，相对排列上的明显差异是不可能发生的。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜在周边的行星系统中发现了水

韦伯望远镜在周边的行星系统中发现了水 天文学家检测到附近一颗恒星附近有水蒸气旋转，这表明围绕它形成的行星有一天可能能够支持生命。 这个年轻的行星系统被称为 PDS 70，距离我们 370 光年。其中心的恒星大约有 540 万年的历史，温度比我们的太阳还要低。围绕它旋转的是两颗已知的气态巨行星，研究人员最近确定其中一颗 PDS 70b 可能与正在形成的第三颗“兄弟”行星共享其轨道。 两种不同的气体和尘埃盘（形成恒星和行星所需的成分）围绕着恒星。内盘和外盘之间的间隙长达 50 亿英里（80 亿公里）。气态巨行星位于间隙中，它们围绕恒星运行。 韦伯望远镜的中红外仪器检测到距离恒星不到 1 亿英里（1.6 亿公里）的内盘中水蒸气的特征。天文学家认为，如果 PDS 70 与我们的太阳系类似，那么内盘可能会形成与太阳系类似的小型岩石行星。 在我们的系统中，地球的轨道距太阳 9300 万英里（1.5 亿公里）。 上周在《自然》 杂志上发表了一项。

天文学家发现星系的旋转曲线会无限远地保持平坦 挑战现有宇宙学模型

天文学家发现星系的旋转曲线会无限远地保持平坦 挑战现有宇宙学模型 凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的科学家们在一项突破性发现中挑战了人们对宇宙学的传统认识，他们发现的新证据可能会重塑我们对宇宙的认识。托比亚斯-米斯特尔（Tobias Mistele）是凯斯西储大学文理学院天文学系的一名博士后学者，他利用"引力透镜"开创了一种革命性的技术，以深入探索神秘的暗物质领域。他发现，星系的旋转曲线在数百万光年内都保持平坦，看不到尽头。科学家们以前认为，星系的旋转曲线一定会随着窥探太空的距离越远而下降。弱透镜旋转曲线建模。资料来源：凯斯西储大学传统上，星系内恒星的行为一直令天文学家感到困惑。根据牛顿万有引力理论，外围的恒星由于引力减弱，运行速度应该较慢。但天文学家并没有观测到这一现象，从而推断出暗物质的存在。但即使是暗物质光环也应该走到尽头，因此旋转曲线不应该无限期地保持平坦。米斯特尔的分析打破了这一预期，提供了一个惊人的启示：我们所说的暗物质的影响远远超出了之前的估计，从银河系中心至少延伸了一百万光年。托比亚斯-米斯特尔。资料来源：凯斯西储大学这种长程效应可能表明，我们所理解的暗物质可能根本不存在。"这一发现对现有模型提出了挑战，"他说，"这表明要么存在巨大延伸的暗物质晕，要么我们需要从根本上重新评估我们对引力理论的理解。"文理学院天文学系教授兼主任斯泰西-麦高（Stacy McGaugh）说，米斯特尔的研究成果将发表在《天体物理学期刊通讯》上，它突破了传统的界限。"这一发现影响深远，"麦高说。"它不仅可以重新定义我们对暗物质的理解，还召唤我们探索其他引力理论，挑战现代天体物理学的根本结构。"米斯特尔在研究中使用的主要技术引力透镜是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象。从本质上讲，当一个大质量天体（如星系团，甚至一颗大质量恒星）使来自遥远光源的光线路径发生弯曲时，就会产生引力透镜现象。发生这种光弯曲的原因是物体的质量扭曲了其周围的时空结构。星系对光线的这种弯曲在比预期大得多的尺度上持续存在。斯泰西-麦高（Stacy McGaugh）。资料来源：凯斯西储大学作为研究的一部分，Mistele 在图表上绘出了所谓的 Tully-Fisher 关系图，以突出星系的可见质量与其旋转速度之间的经验关系。"我们知道这种关系的存在，"米斯特尔说。"但并不明显的是，走得越远，这种关系就越牢固。这种行为会持续多久？这是一个问题，因为它不可能永远持续下去。"Mistele 说，他的发现强调了在科学界进一步探索和合作的必要性，以及对其他数据进行分析的可能性。McGaugh 指出，国际粒子物理学界为探测和识别暗物质粒子做出了艰苦卓绝的努力，但迄今为止仍未取得成功："要么暗物质光环比我们预期的要大得多，要么整个范式都是错误的。"提前预测到这一行为的理论是莫蒂-米尔格罗姆（Moti Milgrom）在1983年作为暗物质的替代理论提出的修正引力理论MOND。因此，对这一结果的显而易见而又难免引起争议的解释是，暗物质是一个嵌合体；也许它的证据指向了某种新的引力理论，超越了爱因斯坦教给我们的理论。编译来源：ScitechDailyarXiv:2406.09685 ... PC版： 手机版：