循环的气体为早期宇宙中的一个巨大的星系提供能量

循环的气体为早期宇宙中的一个巨大的星系提供能量研究人员报告说，富含比氦更重的元素的星系间气体流环绕并螺旋式进入一个在红移2.3处观察到的大质量星系。这些发现提供了在早期宇宙的星系形成过程中富含气体回收的证据。星系是通过从银河系周围介质（CGM）和银河系间介质（IGM）中吸积气体而形成的，这些气体随后凝结成恒星。模拟和观测表明，冷流吸积--几乎不含比氦重的元素的原始星系间气体的积累为早期宇宙中星系的恒星形成率提供了燃料。然而，这些早期星系中的恒星过程，如超新星，使星系内的气体富含比氦气更重的元素，包括碳。相关的过程甚至可以将这些物质中的一部分重新喷射到IGM中。对110亿年前大质量星系周围的气体循环的直接成像。资料来源：清华大学天文学系理论预测，富集的气体随后可以被回收，重新回到星系中，提供额外的燃料以维持更长时间的快速恒星形成。然而，对富集气体进入高红移星系的观测是有限的。张世武、蔡铮及其同事使用凯克二号和斯巴鲁望远镜来观测红移2.3处的一个大质量星系周围的气体。除了氦和氢之外，该区域的光谱显示了电离碳的发射线，表明该星系周围的CGM气体已经富含比氦重的元素。观测结果的运动学模型表明，富集的气体流正在向大质量星系螺旋式上升。基于这些发现，研究人员提出，观察到的流入的富集气体是从早期的恒星形成时期回收的，并计算出它可以维持观察到的星系的恒星形成率。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358233.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358233.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

恒星的"灰烬" - 天文学家发现宇宙中第一批恒星的痕迹

恒星的"灰烬"-天文学家发现宇宙中第一批恒星的痕迹巴黎天文台-PSL的博士生AndreaSaccardi说："有史以来第一次，我们能够在非常遥远的气体云中识别第一批恒星爆炸的化学痕迹。"他在佛罗伦萨大学的硕士论文中领导了这项研究。研究人员认为，宇宙中形成的第一批恒星与我们今天看到的恒星非常不同。当它们出现在135亿年前时，它们只包含氢和氦，是自然界中最简单的化学元素。这些被认为比我们的太阳大几十或几百倍的恒星，在被称为超新星的强大爆炸中迅速死亡，第一次用更重的元素丰富了周围的气体。后来的几代恒星都是从这些富集的气体中诞生的，反过来，它们在死亡时也喷射出更重的元素。最早的恒星现在早已不复存在，那么研究人员如何才能更多地了解它们呢？"佛罗伦萨大学副教授、今天发表在《天体物理学杂志》上的研究报告的共同作者StefaniaSalvadori说："可以通过检测它们死亡后散布在环境中的化学元素来间接研究原始恒星。"利用在智利的欧空局甚大望远镜拍摄的数据，研究小组发现了三个非常遥远的气体云，这些气体云是在宇宙只有其目前年龄的10-15%时看到的，其化学指纹与我们从第一批恒星的爆炸中所期望的一致。根据这些早期恒星的质量和它们爆炸的能量，这些第一批超新星释放出不同的化学元素，如碳、氧和镁，这些元素存在于恒星的外层。但是其中一些爆炸的能量不足以排出更重的元素，如铁，这只存在于恒星的核心。为了寻找这些最早作为低能量超新星爆炸的恒星的蛛丝马迹，研究小组因此寻找了铁含量低但富含其他元素的遥远的气体云。他们发现了这一点：在宇宙早期的三个遥远的云层中，铁的含量非常少，但有大量的碳和其他元素--这就是最早的恒星爆炸的指纹。这张图说明了天文学家如何利用像类星体这样的背景物体的光作为灯塔来分析遥远的气体云的化学成分。当类星体的光穿过气体云时，其中的化学元素会吸收不同的颜色或波长，在类星体的光谱中留下暗线。每种元素都会留下一组不同的线条，因此通过研究光谱，天文学家可以计算出中间的气体云的化学成分。资料来源：ESO/L.卡尔萨达这种奇特的化学成分在我们银河系的许多老恒星中也被观察到，研究人员认为这些恒星是第二代恒星，直接由第一代恒星的"灰烬"形成。这项新的研究在早期宇宙中发现了这种灰烬，从而为这一难题增加了一块缺失的部分。Salvadori解释说："我们的发现为间接研究第一批恒星的性质开辟了新的途径，充分补充了对我们星系中恒星的研究。"为了探测和研究这些遥远的气体云，研究小组使用了被称为类星体的光信标--由遥远的星系中心的超大质量黑洞驱动的非常明亮的源。当来自类星体的光在宇宙中旅行时，它会穿过气体云，不同的化学元素会在光中留下印记。为了找到这些化学印记，研究小组分析了用欧洲航天局VLT上的X-shooter仪器观测的几个类星体的数据。X-shooter将光分成极其广泛的波长或颜色，这使得它成为一个独特的仪器，可以识别这些遥远的云层中的许多不同的化学元素。这项研究为下一代望远镜和仪器开创了新的可能，比如欧空局即将推出的极大型望远镜（ELT）及其高分辨率的ArmazoNes高色散埃切莱特光谱仪（ANDES）。意大利国家天体物理研究所的研究员、该研究的共同作者ValentinaD'Odorico总结说："通过ELT的ANDES，我们将能够更详细地研究许多这些罕见的气体云，我们将能够最终揭开第一批恒星的神秘面纱。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357977.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357977.htm

天文学家认为存在比太阳耀斑强大万亿倍的原恒星耀斑

天文学家认为存在比太阳耀斑强大万亿倍的原恒星耀斑对这一过程早期阶段的模拟。一颗炙热的木星被推到离恒星太近的地方，开始蒸发，外层物质脱落到周围的圆盘中。额外的物质使得圆盘比爆发前更热。当行星失去大部分质量时，它就会通过超大质量黑洞扰乱恒星时众所周知的碎屑化过程被完全摧毁。行星的毁灭结束了爆发。资料来源：莱斯特大学谢尔盖-纳亚克申/瓦尔丹-埃尔巴基扬他们将研究结果发表在《皇家天文学会月刊》（MonthlyNoticesoftheRoyalAstronomicalSociety）杂志上。对发展中太阳系中此类耀斑的统计表明，每个行星系可能会发生多达十几次类似的行星消除事件。科学家们将注意力集中在距离太阳系1200光年的原恒星FUOri上，这颗恒星的亮度在85年前显著增加，至今仍未减弱到通常预期的亮度。天文学家认为，FUOri亮度的增加是由于更多的物质从被称为原行星盘的气体和尘埃云中落到了原恒星上，但其中的细节仍然是个谜。过程后期的模拟。资料来源：谢尔盖-纳亚克申/瓦尔丹-埃尔巴基扬，莱斯特大学主要作者、莱斯特大学物理和天文学院的谢尔盖-纳亚克申教授说："这些圆盘为成长中的恒星提供更多的物质，同时也孕育着行星。之前的观测结果提供了一个诱人的暗示，即一颗年轻的大质量行星正在非常靠近这颗恒星的轨道上运行。关于这颗行星是如何激发耀斑的，人们提出了一些想法，但细节并不理想。我们发现了一个新的过程，你可以称之为年轻行星的'圆盘地狱'"。莱斯特领导的研究人员为FUOri制作了一个模拟模型，模拟了一颗气体巨行星在远处的圆盘中形成的引力不稳定性，在这一过程中，巨大的圆盘碎片形成了巨大的团块，其质量比我们的木星还要大，但密度却小得多。该过程早期阶段的模拟。资料来源：莱斯特大学谢尔盖-纳亚克申/瓦尔丹-埃尔巴克扬模拟显示了这样一颗行星种子是如何在主恒星引力的吸引下迅速向内迁移的。当它到达相当于地球与太阳之间距离的十分之一时，恒星周围的物质温度非常高，有效地点燃了行星大气的外层。于是，这颗行星就成了为恒星提供大量新鲜物质的源泉，并使恒星不断成长，发出更耀眼的光芒。该研究的合著者、同样来自莱斯特的瓦尔丹-埃尔巴基扬博士补充说："这是观测到的第一颗发生这种耀斑的恒星。我们现在有几十个例子，说明在我们银河系一角形成的其他年轻恒星也发生了这种耀斑。虽然与正常的年轻恒星相比，FUOri事件是极端的，但从此类事件的持续时间和可观测性来看，观测者得出结论，大多数新兴太阳系在原行星盘存在期间都会发生十几次这样的耀斑。"过程后期的模拟。图片来源：莱斯特大学谢尔盖-纳亚克申/瓦尔丹-埃尔巴克扬纳亚克申教授补充道"如果我们的模型是正确的，那么它可能会对我们理解恒星和行星的形成产生深远的影响。原行星盘通常被称为行星的苗圃。但我们现在发现，这些"苗圃"并不像早期太阳系研究人员想象的那样安静，相反，它们是一个极其狂暴和混乱的地方，许多--甚至可能是大多数--年轻的行星在这里被恒星焚烧和吞噬。""现在重要的是要了解其他耀斑恒星是否真的可以用同样的情况来解释"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374889.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374889.htm

人工智能发现宇宙中的第一批恒星并不孤单

人工智能发现宇宙中的第一批恒星并不孤单第一批超新星的喷出物（青色、绿色和紫色的物体被喷出物云团包围）用重元素丰富了原始的氢气和氦气。如果第一批恒星是作为多个恒星系统诞生的，而不是作为孤立的单颗恒星，那么由不同的超新星喷射出来的元素就会混合在一起，纳入下一代的恒星中。这种机制中的特征化学丰度在长寿恒星的大气中得以保留。研究小组发明了一种机器学习算法，根据从恒星光谱中测得的元素丰度，区分观察到的由单个超新星喷射物形成的恒星（图中红色所示）和由多个超新星喷射物形成的恒星（图中蓝色所示）。资料来源：KavliIPMU一个国际团队利用人工智能分析了古老恒星的化学丰度，并发现有迹象表明宇宙中最早的恒星是成群结队而不是作为孤立的单星诞生的。现在，该团队希望将这种方法应用于正在进行和计划进行的观测调查的新数据，以更好地了解宇宙的早期。宇宙大爆炸之后，空间里唯一的元素是氢、氦和锂。构成我们周围世界的大多数其他元素是由恒星的核反应产生的。一些元素是由恒星核心的核聚变形成的，而另一些则是在恒星的爆炸性超新星死亡中形成的。超新星在分散恒星创造的元素方面也发挥了重要作用，这样它们就可以被纳入下一代的恒星、行星，甚至可能是生物。第一代恒星，即第一个产生比锂更重的元素的恒星是人们特别感兴趣的。但是第一代恒星很难研究，因为没有人被直接观察到。人们认为，它们都已经以超新星的形式爆炸了。相反，研究人员试图通过研究第一代超新星在下一代恒星上留下的化学印记来推断第一代恒星。根据它们的成分，极度贫金属的恒星被认为是在第一轮超新星之后形成的恒星。极度贫金属的恒星是罕见的，但是现在已经发现了足够多的恒星，可以作为一个群体进行分析。在这项研究中，包括来自东京大学/KavliIPMU、日本国家天文台和赫特福德大学的成员在内的一个团队采取了一种新的方法，即使用人工智能来解释由包括斯巴鲁望远镜在内的望远镜观测到的450多颗极度贫金属恒星的元素丰度。他们发现，68%被观测到的极度金属贫乏的恒星包含化学指纹，与之前多次超新星的富集一致。为了使以前多个超新星的喷射物在一颗恒星中混合在一起，这些超新星必须发生在很近的地方。这意味着在许多情况下，第一代恒星一定是在星团中一起形成的，而不是作为孤立的恒星。这为第一代恒星的多重性提供了第一个基于观测的定量约束。现在，该团队希望将这一方法应用于来自当前和未来观测项目的大数据，例如来自斯巴鲁望远镜上的主焦点光谱仪的预期数据。这些结果以Hartwig等人的名字出现在2023年3月22日的《天体物理学杂志》上："机器学习检测恒星考古学数据中第一批恒星的多重性"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354007.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354007.htm

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、JosephOlmsted（STScI）这一发现是利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）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（DarachWatson）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（KasperElmHeintz）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（DarachWatson）、加布里埃尔-布拉莫尔（GabrielBrammer）和博士生西蒙妮-维加尔（SimoneVejlgaard）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，"SimoneVejlgaard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（GabrielBrammer）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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433169.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433169.htm