詹姆斯·韦伯太空望远镜首次揭示出在早期星系附近隐藏的伴星系

詹姆斯·韦伯太空望远镜首次揭示出在早期星系附近隐藏的伴星系研究人员能够确定，这两个星系与地球的距离大致相同，并且处于同一邻域，这表明它们可能会相互作用并可能合并。这些星系的成熟金属性使科学家们推测，恒星的形成一定是非常有效的，并且在宇宙中很早就开始了。在扫描美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的一个著名的早期星系的首批图像时，康奈尔大学的天文学家们很感兴趣地看到了靠近其外缘的一个光团。他们最初的关注点以及红外观测站的目标是SPT0418-47，这是早期宇宙中最明亮的尘埃、恒星形成的星系之一，其远处的光线被一个前景星系的引力弯曲并放大成一个圆，称为爱因斯坦环。但是，对去年秋天发布的早期JWST数据的深入研究产生了一个偶然的发现：一个以前隐藏在前景星系光线后面的伴生星系，尽管它的年龄很小，估计为14亿年，但令人惊讶的是，它似乎已经承载了多代恒星。詹姆斯-韦伯太空望远镜的艺术画。来源：美国国家航空航天局康奈尔大学天体物理学和行星科学中心（CCAPS）的副研究员、论文第二作者AmitVishwas博士说，智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）拍摄的同一爱因斯坦环的早期图像含有被JSWT清晰解析的伴星的暗示，但它们不能被解释为除了随机噪音以外的东西。通过调查JWST的NIRSpec仪器所拍摄的图像中每个像素的光谱数据，研究人员Peng发现了环内的第二个新光源。他确定这两个新的光源是一个新星系的图像，它被负责创造环的同一个前景星系所引力，尽管它们的亮度要低8到16倍--这证明了JWST红外视觉的强大。对光的化学成分的进一步分析证实，来自氢、氮和硫原子的强发射线显示了类似的红移--这是衡量一个星系的光在越来越远的情况下延伸到更长、更红的波长的一个标准。这使得这两个星系与地球的距离大致相同--计算出的红移约为4.2，或约为宇宙年龄的10%--并且处于同一附近。为了验证他们的发现，研究人员回到了早期的ALMA观测。他们发现一条电离碳的发射线与JWST观测到的红移密切相关。Vishwas说："我们有几条发射线的移位完全相同，所以毫无疑问，这个新星系就是我们认为的地方。"研究小组估计，这个被他们命名为SPT0418-SE的伴生星系在环的50千秒差距(Parszek)以内（秒差距是一个宇宙距离尺度，用以测量太阳系以外天体的长度单位。1秒差距约为3.26光年、206,000天文单位或31兆公里），这种级别的接近表明，这些星系必然会相互影响，甚至可能合并，这种观察增加了人们对早期星系如何演变为更大星系的理解。作为早期宇宙中的星系，这两个星系的质量并不高，其中"SE"相对较小，尘埃较少，这使得它看起来比极度被尘埃遮挡的环更蓝。根据附近具有类似颜色的星系的图像，研究人员认为它们可能居住在"一个具有尚未被发现的邻居的大规模暗物质晕中"。考虑到这些星系的年龄和质量，最令人惊讶的是它们的成熟金属性--比氦和氢更重的元素的数量，如碳、氧和氮--该小组估计与我们的太阳相似。与太阳相比，它大约有40亿年的历史，并且从前几代恒星那里继承了大部分金属，这些恒星大约有80亿年的时间来建立它们，我们是在宇宙不到15亿年的时候观察这些星系。研究人员已经提交了一份关于JWST观测时间的提案，以继续研究该星环及其伴星，并调和光学和远红外光谱之间观察到的潜在差异。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355239.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355239.htm

前往时间边缘的旅程：詹姆斯-韦伯太空望远镜揭示了最遥远的星系

前往时间边缘的旅程：詹姆斯-韦伯太空望远镜揭示了最遥远的星系JWST的最初观测产生了几个极端距离的候选星系，正如早期用哈勃太空望远镜进行的观测一样。现在，这些目标中的四个已经通过获得长时间的光谱观测得到了确认，这不仅为它们的距离提供了安全的测量，而且还使天文学家能够描述这些星系的物理特性。加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学教授布兰特-罗伯逊（BrantRobertson）说："我们已经在遥远的宇宙中发现了奇特的早期的星系"。"通过JWST，我们现在第一次可以发现如此遥远的星系，然后通过光谱学确认它们真的有那么远。"天文学家通过确定一个星系的红移来衡量它的距离。由于宇宙的膨胀，遥远的物体似乎正在从我们身边退去，它们的光被多普勒效应拉长到更长、更红的波长。基于通过不同滤光片拍摄的图像的测光技术可以提供红移的估计，但明确的测量需要光谱学，它将来自一个物体的光分离成其组成波长。宇宙正在膨胀，这种膨胀使在空间中旅行的光被拉长，这种现象被称为宇宙学红移。红移越大，光所走过的距离就越大。因此，需要带有红外线探测器的望远镜来看到来自最早、最遥远的星系的光。资料来源：美国宇航局，欧空局，ANDL.Hustak(STSci)新的发现集中在四个红移高于10的星系上。最初由哈勃观测到的两个星系现在已经确认了10.38和11.58的红移。两个最遥远的星系，都是在JWST的图像中探测到的，它们的红移分别为13.20和12.63，使它们成为迄今为止被光谱学证实的最遥远的星系。13.2的红移对应于大约135亿年前。"这些远远超出了我们在JWST之前所能想象的发现，"罗伯逊说。"在红移13，宇宙只有大约3.25亿年的历史"。罗伯逊和来自英国赫特福德大学的艾玛-柯蒂斯-莱克是关于这些结果的两篇论文的主要作者，这些论文还没有通过同行评审。这些观测结果是由领导开发韦伯号上的两个仪器--近红外相机（NIRCam）和近红外光谱仪（NIRSpec）的科学家合作完成的。对最微弱和最早的星系的调查是这些仪器概念中的主要设计目的。2015年，这些仪器团队共同提出了JWST高级深外星系调查（JADES），这是一个雄心勃勃的计划，只分配了望远镜一个多月的时间，旨在提供一个深度和细节都前所未有的早期宇宙的视图。JADES是一个由10个国家的80多位天文学家组成的国际合作项目。JADES计划从NIRCam开始，利用超过10天的任务时间，对哈勃超深场内和周围的一小片天空进行观测。天文学家已经用几乎所有的大型望远镜研究这个区域超过20年了。JADES团队在九个不同的红外波长范围内对该区域进行了观测，捕捉到精美的图像，揭示了近10万个遥远的星系，每个星系都在数十亿光年之外。然后，研究小组使用NIRSpec光谱仪进行了为期三天的观测，收集了250个微弱星系的光线。这产生了精确的红移测量，并揭示了这些星系中气体和恒星的特性。罗伯逊说："通过这些测量，我们可以知道这些星系的内在亮度，并计算出它们有多少恒星。"现在我们可以开始真正挑出星系是如何随着时间的推移组合在一起的。"来自英国剑桥大学的共同作者SandroTacchella补充说："如果不了解星系发展的初始时期，就很难了解星系。就像人类一样，后来发生的很多事情都取决于这些早期恒星的影响。关于星系的许多问题一直在等待韦伯的变革性机会，我们很高兴能够在揭示这个故事中发挥作用。"根据罗伯逊的说法，这些早期星系的恒星形成会比它们被观测到的年龄早约1亿年，将最早的恒星的形成推到大爆炸后约2.25亿年。他说："我们看到的恒星形成的证据与我们根据星系形成的模型所能预期的时间差不多早。"其他团队根据对JWST图像的光度分析，在更高的红移处发现了候选星系，但是这些星系还没有得到光谱学的证实。JADES将在2023年继续对另一个领域进行详细研究，这个领域以标志性的哈勃深场为中心，然后回到超深场进行另一轮的深度成像和光谱分析。该领域还有许多候选者等待光谱调查，已经获批了数百小时的额外观测时间。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353709.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353709.htm

韦伯太空望远镜发现了宇宙中最早的星系

韦伯太空望远镜发现了宇宙中最早的星系早先来自韦伯的数据提供了这种婴儿星系的候选者。现在，这些目标已经通过获得光谱观测得到了确认，揭示了来自这些令人难以置信的微弱星系的光的指纹中的特征和独特的模式。"证明这些星系确实是居住在早期宇宙中这是至关重要的。"来自英国赫特福德大学的天文学家和共同作者艾玛-柯蒂斯-莱克说："较近的星系很有可能伪装成非常遥远的星系。看到光谱后发现，正如我们所希望的那样，确认这些星系处于我们视野的真正边缘，有些星系比哈勃能看到的还要远！。这是该任务的一个巨大的令人兴奋的成就"。这些观测结果是科学家们合作的结果，他们领导开发了韦伯号上的两个仪器，即近红外相机（NIRCam）和近红外光谱仪（NIRSpec）。对最微弱和最早期的星系的调查是这些仪器概念背后的主要动机。2015年，这些仪器团队共同提出了JWST高级深外星系调查（JADES），这是一个雄心勃勃的计划，在两年内分配给望远镜一个多月的时间，旨在提供一个深度和细节都前所未有的早期宇宙的视图。JADES是一个由10个国家的80多位天文学家组成的国际合作项目。"这些结果是NIRCam和NIRSpec团队共同执行这项观测计划的结果，"共同作者、图森亚利桑那大学的NIRCam首席调查员MarciaRieke说。JADES的第一轮观测集中在哈勃太空望远镜的超深场内和周围地区（见下图）。20多年来，这一小片天空一直是几乎所有大型望远镜的目标，建立了一个横跨整个电磁波谱的异常敏感的数据集。现在，韦伯正在增加其独特的视角，提供迄今为止获得的最微弱和最清晰的图像。JADES计划从NIRCam开始，利用超过10天的任务时间，以九种不同的红外颜色观察该区域，并产生了精美的天空图像。该区域比哈勃太空望远镜制作的最深的红外图像大15倍，但在这些波长下却更加深邃和清晰。当从一英里外观看时，该图像仅有人类的大小。然而，它充斥着近10万个星系，每个星系都被捕捉到了它们历史上的某个时刻，距今已有数十亿年。"我们第一次发现了大爆炸后仅3.5亿年的星系，而且我们可以对它们奇妙的距离有绝对的信心，"来自加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的共同作者、NIRCam科学小组成员布兰特-罗伯逊（BrantRobertson）分享道。"在如此令人惊叹的美丽图像中发现这些早期星系是一种特殊的体验。"从这些图像中，早期宇宙中的星系可以通过其多波长的颜色这一特征来区分。随着宇宙的扩张，光的波长被拉长，而来自这些最年轻的星系的光被拉长了14倍之多。天文学家们寻找那些在红外线中可见的微弱星系，但它们的光在一个关键波长处突然中断。每个星系光谱中的截止点的位置会因宇宙的膨胀而发生偏移。JADES团队搜索了韦伯的图像，寻找这些独特的候选者。然后，他们使用NIRSpec仪器，在一个跨越三天的单一观测期，总共收集了28个小时的数据。该小组收集了来自250个微弱星系的光线，使天文学家能够研究每个星系中的原子在光谱上印出的图案。这产生了对每个星系红移的精确测量，并揭示了这些星系中气体和恒星的特性。"来自意大利ScuolaNormaleSuperiore的天文学家和共同作者StefanoCarniani说："这些是迄今为止最微弱的红外光谱。"它们揭示了我们希望看到的东西：对星系间氢的散射所导致的光的截止波长的精确测量。"所研究的四个星系特别特别，因为它们被发现处于一个前所未有的早期时代。研究结果提供了光谱学确认，这四个星系位于红移10以上，包括两个位于红移13。这相当于宇宙大约有3.3亿年历史的时候，为寻找遥远的星系设定了一个新的前沿阵地。这些星系由于离我们很远，所以非常暗淡。天文学家们现在可以探索它们的特性，这要归功于韦伯的精湛灵敏度。来自英国剑桥大学的天文学家和共同作者SandroTacchella解释说："如果不了解星系发展的初始阶段，就很难了解它们。就像人类一样，后来发生的很多事情都取决于这些早期恒星的影响。关于星系的许多问题一直在等待韦伯为我们带来的变革性机会，很高兴能够在揭示这个谜团中发挥作用。"JADES将在2023年继续对另一领域进行详细研究，这个领域以标志性的哈勃深场为中心（见上图），然后回到超深场进行另一轮的深度成像和光谱分析。该领域还有许多候选者等待光谱调查，研究设施的管理方已经批准了数百小时的额外时间。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334959.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334959.htm

从暗物质到明亮恒星：韦伯望远镜和 Renaissance模拟揭示早期宇宙

从暗物质到明亮恒星：韦伯望远镜和Renaissance模拟揭示早期宇宙研究人员开发了一种新的早期宇宙计算机模拟，与詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的观测结果非常吻合。JWST的初步观测结果表明，我们对早期星系形成的理解可能存在一些问题。JWST研究的第一批星系似乎比理论预期的更亮、质量更大。爱尔兰梅努斯大学（MaynoothUniversity）的研究人员与佐治亚理工学院（GeorgiaInstituteofTechnology）的合作者最近在《天体物理学开放期刊》（TheOpenJournalofAstrophysics）上发表了这一引人入胜的发现，表明JWST的观测结果与理论预期并不矛盾。研究小组使用的所谓"Renaissance"是一系列高度复杂的计算机模拟，模拟早期宇宙中星系的形成。研究人员开发了一种新的早期宇宙计算机模拟，与詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的观测结果非常吻合。图片来源：NASA、ESA、S.Beckwith（STScI）和HUDF团队这种模拟手段可以分辨出非常小的暗物质团块，并能追踪这些团块凝结并形成暗物质晕，然后承载我们观测到的星系类型。模拟还可以模拟宇宙中最早形成的恒星--第三族群恒星--的形成过程，这些恒星预计比现在的恒星质量大得多，亮度也高得多。马萨诸塞大学研究小组使用的模拟结果表明，这些星系与决定宇宙学模拟物理的模型是一致的。在谈到这些发现时，第一作者、梅努斯大学理论物理系博士生乔-麦卡弗里（JoeM.McCaffrey）说："我们已经证明，这些模拟对于了解我们在宇宙中的起源至关重要。未来，我们希望利用同样的模拟来研究早期宇宙中大质量黑洞的成长。"梅努斯大学理论物理系副教授约翰-雷根博士在谈到他的研究团队的研究和未来方向时说："JWST彻底改变了我们对早期宇宙的认识。利用其惊人的能力，我们现在能够一窥宇宙大爆炸后几亿年时的宇宙--那时宇宙的年龄还不到现在的1%。""JWST向我们展示的是，年轻的宇宙正在迸发出大量恒星形成和不断演化的大质量黑洞。下一步将利用这些观测结果来指导我们的理论模型--直到最近，这还是一件根本不可能的事情。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393225.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393225.htm

詹姆斯·韦伯太空望远镜回顾早期宇宙 看到了像我们银河系一样的星系

詹姆斯·韦伯太空望远镜回顾早期宇宙看到了像我们银河系一样的星系这个模拟显示了恒星条如何形成（左）和恒星条驱动的气体流入（右）。恒星条在星系演化中发挥着重要作用，它将气体输送到星系的中心区域，在那里迅速转化为新的恒星，其速度通常是星系其他区域的10到100倍。条带也通过引导部分气体间接地帮助星系中心的超大质量黑洞成长。资料来源：FrancoiseCombes，巴黎天文台在詹姆斯·韦伯太空望远镜升空之前，哈勃太空望远镜的图像从未在如此年轻的时代检测到条形星系。在哈勃图像中，一个名为EGS-23205的星系只不过是一个圆盘状的污点，但在去年夏天拍摄的相应的JWST图像中，它是一个美丽的螺旋星系，有一个清晰的恒星条。德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学教授ShardhaJogee说："在哈勃数据中几乎看不到的条状物在JWST图像中突然出现，显示了JWST的巨大力量，可以看到星系的基本结构。"她描述了来自宇宙演化早期释放科学调查（CEERS）的数据，由UTAustin教授StevenFinkelstein领导。JWST以高分辨率和比哈勃更长的红外波长绘制星系图的能力使它能够透过尘埃，揭示出遥远星系的基本结构和质量。这可以从EGS23205星系的这两张图片中看出，它在大约110亿年前的样子。在HST的图像中（左图，用近红外滤镜拍摄），该星系只不过是一个被灰尘遮挡的盘状污点，并受到年轻恒星的强光影响，但在相应的JWST中红外图像中（在去年夏天拍摄），它是一个美丽的螺旋星系，有着清晰的恒星条。资料来源：NASA/CEERS/德克萨斯大学奥斯汀分校该研究小组发现了另一个有条带的星系，EGS-24268，也来自大约110亿年前，这使得两个有条带的星系的存在时间比以前发现的任何星系都要远。在一篇被接受发表在《天体物理学杂志通讯》上的文章中，他们强调了这两个星系，并展示了80多亿年前的其他四个条带星系的例子。领导分析的研究生Yuchen"Kay"Guo说："对于这项研究，我们正在研究一个新的体系，以前没有人使用这种数据或做这种定量分析，所以一切都很新。这就像进入了一个从未有人进入过的森林。""条带解决了星系的供应问题，"Jogee说。"就像我们需要把原材料从港口运到制造新产品的内陆工厂一样，条状物有力地把气体输送到中心区域，在那里气体被迅速转化为新的恒星，其速度通常比星系其他地方快10到100倍。"在这样的早期时代发现条带，从几个方面动摇了星系的演化方案。Jogee说："这次发现的早期条带意味着星系演化模型现在有了一条新的途径，通过条带来加速早期新星的产生。"而这些早期星条的存在对理论模型提出了挑战，因为它们需要得到正确的星系物理学，以预测正确的星条丰度。该小组将在他们的下一篇论文中测试不同的模型。JWST图像的蒙太奇，显示了六个条形星系的例子，其中两个代表了迄今为止定量识别和定性的最高回视时间。每张图左上方的标签显示了每个星系的回望时间，从84亿年前到110亿年前（Gyr）不等，当时宇宙的年龄只有现在的40%到20%。资料来源：NASA/CEERS/德州大学奥斯汀分校JWST能够比哈勃更好地揭开遥远星系的结构，原因有二。首先，它更大的镜子赋予它更多的集光能力，使它能够看得更远，分辨率更高。其次，它可以更好地看穿尘埃，因为它观察的红外波长比哈勃更长。本科生EdenWise和ZileiChen在研究中发挥了关键作用，他们目测了数百个星系，寻找那些看起来有条带的星系，这有助于将名单缩小到几十个，供其他研究人员用更深入的数学方法进行分析。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338231.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338231.htm

詹姆斯-韦伯望远镜发现了早期宇宙演化的来源

詹姆斯-韦伯望远镜发现了早期宇宙演化的来源我们今天知道和看到的星系并不总是我们现在看到的样子。一些现在已经死亡的星系曾经充满了生命力，其中的恒星明亮而闪耀。此外，天文学家说，宇宙中的气体是非常不同的。它更加不透明，使得有活力的星光更难穿透。如果我们在这一时期回顾宇宙，很可能，我们就不能像现在这样清楚地看到事物。但是很明显，在过去的几十亿年里，有些东西已经发生了变化。现在，当我们将Webb指向宇宙时，我们可以看穿星星和星系。那么，发生了什么？根据詹姆斯-韦伯收集的新数据，早期宇宙演变为我们今天所知的样子，是由那些早期星系中生长的恒星的热量所驱动的。韦伯图片显示天文学家如何发现更多关于早期宇宙的演变：NASA,ESA,CSA,SimonLilly(ETHZürich),DaichiKashino(NagoyaUniversity),JorrytMatthee(ETHZürich),ChristinaEilers(MIT),RobSimcoe(MIT),RongmonBordoloi(NCSU),RuariMackenzie(ETHZürich);图像处理：AlyssaPagan(STSCI)RuariMacken根据瑞士苏黎世联邦理工学院的西蒙-利利领导的团队的新研究，这个重离子化时期是一个戏剧性变化的时期。来自成长中的明亮恒星的热量通过电离帮助改变了它们周围的气体，创造了我们今天所知的更清晰的气体。研究人员长期以来一直在寻找对这一时期的解释，这一时期的星系变得更容易被观察到。根据从韦伯收集到的新数据，随着恒星加热它们周围的气体，早期宇宙发生了演变，电离期的结束给我们的宇宙带来了一些深刻的变化，因为气体变得不再不透明，更容易被看穿。美国宇航局在一份新的研究报告中解释说，这个时期应该发生在130多亿年前。为了做出这一发现，研究人员将注意力集中在一个类星体上，该类星体是目前已知的早期宇宙中质量最大的黑洞所在。据估计，该黑洞的重量是太阳质量的100亿倍。虽然这个黑洞有它自己的神秘之处，但它似乎帮助天文学家更好地掌握了早期宇宙的演变过程。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366009.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366009.htm