韦伯望远镜揭开120亿年前恒星形成星系的秘密

韦伯望远镜揭开120亿年前恒星形成星系的秘密詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的新图像让澳大利亚天文学家揭开了宇宙早期星系如何开始恒星形成爆炸的秘密。一些早期星系充斥着大量气体，它们发出的光亮超过了新出现的恒星。在一项新的研究中，天文学家发现了这些明亮的星系在大约120亿年前是多么的普遍。来自JWST的图像显示，宇宙早期几乎90%的星系都有这种发光气体，产生所谓的"极端发射线特征"。一个遥远的极端发射线星系的图像。由詹姆斯-韦伯太空望远镜（左）和哈勃太空望远镜（右）拍摄。该对比凸显了JWST图像的清晰度。资料来源：ARC三维全天空天体物理卓越中心（ASTRO3D）。"这些年轻星系中的恒星非常了不起，它们能产生恰到好处的辐射来激发周围的气体。这些气体反过来比恒星本身更加闪亮，"ARC三维全天空天体物理学卓越中心（ASTRO3D）和国际射电天文学研究中心（ICRAR）科廷大学节点的安舒-古普塔（AnshuGupta）博士说，他是描述这一发现的论文的第一作者。"直到现在，要了解这些星系是如何积累如此多的气体还很困难。我们的发现表明，这些星系中的每一个都至少有一个近邻星系。这些星系之间的相互作用会导致气体冷却，引发强烈的恒星形成，从而产生这种极端的发射特征。"观测早期宇宙星系的进展这一发现是一个生动的例子，说明JWST望远镜在研究早期宇宙方面提供了无与伦比的清晰度。"詹姆斯-韦伯望远镜的数据质量非常出色，"古普塔博士说。"它具有足够的深度和分辨率来观察早期星系周围的邻居和环境，当时宇宙只有20亿年的历史。利用这一细节，我们能够看到具有极端发射特征的星系和不具有极端发射特征的星系在邻近星系数量上的明显差异。"詹姆斯-韦伯太空望远镜（左）和哈勃太空望远镜（右）看到的目标星系。JWST图像前所未有的分辨率和清晰度，让我们可以识别出哈勃都无法看到的邻近星系（青色圆圈）。资料来源：ARC三维全天空天体物理卓越中心（ASTRO3D）。在此之前，我们很难清楚地看到宇宙诞生20亿年左右的星系。由于当时许多恒星尚未形成，可关注的星系数量较少，因此这项任务变得更加困难。古普塔博士说："在JWST出现之前，我们只能真正了解大质量星系的情况，而这些星系大多处于非常密集的星系团中，因此研究起来比较困难。以当时的技术，我们无法观测到这项研究中95%的星系。詹姆斯-韦伯望远镜彻底改变了我们的工作。"一个遥远的极端发射线星系的图像。由詹姆斯-韦伯太空望远镜（左）和哈勃太空望远镜（右）拍摄。该对比凸显了JWST图像的清晰度。资料来源：ARC三维全天空天体物理卓越中心（ASTRO3D）。证实之前的假设ASTRO3D和哈佛大学及史密森尼天体物理学中心的副主任Tran说，这一发现证明了之前的假设。她说："我们怀疑这些极端星系是早期宇宙中激烈相互作用的标志，但只有借助JWST的锐利目光，我们才能证实我们的预感。"这项研究依靠的是作为JWST高级深河外星系巡天（JADES）的一部分获得的数据，JADES正在利用深红外成像和多天体光谱探索宇宙中最早的星系。它为进一步深入了解宇宙开辟了道路。遥远的极发射线星系图像。詹姆斯-韦伯太空望远镜（左）和哈勃太空望远镜（右）所见。该对比凸显了JWST图像的清晰度。资料来源：ARC三维全天空天体物理卓越中心（ASTRO3D）。"这幅作品真正令人兴奋的地方在于，我们看到了最早的星系与最近形成的星系之间的发射线相似性，而且更容易测量。这意味着我们现在有了更多的方法来回答关于早期宇宙的问题，而这一时期在技术上是很难研究的，"第二作者、科廷大学/ICRAR和ASTRO3D的博士生RaviJaiswar说。"这项研究是我们星系演化计划的核心工作。通过了解早期星系的面貌，我们可以在此基础上回答构成我们地球上日常生活中一切的元素的起源问题，"ASTRO3D主任EmmaRyan-Weber教授说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396735.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396735.htm

韦伯太空望远镜发现宇宙早期的星系通常是扁长的 就像法棍一样

韦伯太空望远镜发现宇宙早期的星系通常是扁长的就像法棍一样詹姆斯-韦伯太空望远镜的宇宙演化早期发布科学（CEERS）调查所确定的遥远星系样本形状。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、SteveFinkelstein（UTAustin）、MicaelaBagley（UTAustin）、RebeccaLarson（UTAustin）哥伦比亚大学的美国国家航空航天局哈勃研究员维拉杰-潘迪亚（VirajPandya）解释说："在我们研究的星系中，大约有50%到80%的星系在两个维度上似乎是扁平的。看起来像细长面包棍的星系似乎在早期宇宙中非常常见，这令人惊讶，因为它们在当今宇宙的星系中并不常见。"他是即将发表在《天体物理学杂志》（TheAstrophysicalJournal）上的一篇新论文的主要作者，该论文概述了这一发现。研究小组重点研究了韦伯望远镜提供的大量近红外图像，即宇宙演化早期发布科学（CEERS）巡天，从中挑选出了据估计在宇宙诞生6亿至60亿年时就已经存在的星系。大多数遥远的星系看起来像法棍面包，而其他星系的形状则像披萨饼和披萨面团球，这一类星系似乎是最小的星系类型，也是最不常见的星系，披萨饼形状的星系在其最长轴上与法棍面包形状的星系一样大。它们在附近的宇宙中更为常见，由于宇宙不断膨胀，附近的宇宙是由更古老、更成熟的星系组成的。我们的银河系的核心是一个超大质量黑洞，周围是由淡黄色的老恒星组成的中央隆起。除此之外，还有蓝色的旋臂，旋臂中充满了年轻的恒星、新形成的恒星以及暗色的尘埃通道。资料来源：NASA和STScI银河系过去的形态和星系的演变如果我们能够把时钟拨回数十亿年前，银河系会属于哪一类呢？合著者、图森亚利桑那大学博士生张皓文说："我们的最佳猜测是，它可能看起来更像一根面包棒。这一假设的部分依据是来自韦伯望远镜的新证据--理论家们通过估算出了数十亿年前银河系的质量，这表明它在遥远的过去很可能是面包棍的形状。"这些遥远星系的质量也远远低于附近的螺旋星系和椭圆星系-它们是像我们这样质量更大的星系的前身。"在早期宇宙中，星系的成长时间要短得多，"哥伦比亚大学的合著者、NASA哈勃研究员KartheikIyer说。"确定早期星系的其他类别令人兴奋--现在有更多的东西可以分析了。我们现在可以研究星系的形状与它们的外观之间的关系，更好地预测它们是如何更详细地形成的。"研究人员认为是拉长的椭圆形（即法棍面包状）星系的图像，由詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄。"相信"一词反映了这样一个事实，即从侧面看，其中一些星系可能是圆盘（即披萨饼）形状的星系。资料来源：VirajPandyaetal.哈勃太空望远镜于1990年发射升空，至今仍在收集数据。"长期以来，哈勃望远镜一直显示出许多细长星系，"哈勃望远镜的合著者、加那利群岛天体物理研究所（InstituteofAstrophysicsonCanaryIslands）的研究科学家马克-韦尔塔斯-康帕尼（MarcHuertas-Company）解释说。但研究人员仍然想知道：将于2021年发射的韦伯望远镜对红外光的灵敏度更高，它能更好地显示出更多细节吗？"韦伯望远镜证实，哈勃望远镜并没有错过它们同时观测到的星系中的任何额外特征。此外，韦伯还向我们展示了更多具有相似形状的遥远星系，而且都非常详细，"Huertas-Company说。了解早期星系的形状当然，一个问题是，为什么早期的星系往往如此扁平和拉长。潘迪亚解释说，一种假设是，早期宇宙中可能充满了暗物质细丝，它们形成了一种"骨架背景"或"宇宙高速公路"，将气体和恒星引向其中。这些细丝仍然存在，但随着宇宙的膨胀，它们变得更加分散，因此它们可能不太可能促进面包状星系的形成。当研究人员将星系的长宽比与它们的最长轴长度进行对比时，他们发现这些图表看起来明显像香蕉。资料来源：Pandyaetal."发疯的星系"与未来研究这篇论文被称为"正在变香蕉的星系"（GalaxiesGoingBananas），这是作者在研究数据时突然想到的另一个食物类比。当作者将星系的长宽比与它们的最长轴长度相比较时，他们发现出现的图表看起来很像香蕉，这种形状反映了它们拉长的椭圆体（即面包棒）形状。潘迪亚说："香蕉是另一种说法，这些本质上拉长的星系似乎是宇宙最初40亿年中的主要星系。"研究人员不仅需要更大的韦伯样本量来进一步完善遥远星系的特性和精确位置，还需要花费大量时间调整和更新他们的模型，以更好地反映遥远星系的精确几何形状。"这些只是早期结果，"合著者、缅因州沃特维尔科尔比学院副教授伊丽莎白-麦格拉斯（ElizabethMcGrath）说。"我们需要更深入地研究数据，才能搞清楚到底发生了什么，但我们对这些早期趋势感到非常兴奋。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421011.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421011.htm

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现令科学家困惑的东西

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现令科学家困惑的东西据BGR报道，詹姆斯·韦伯太空望远镜正在重塑我们所认为的对宇宙的认识。自从美国宇航局（NASA）发布詹姆斯·韦伯的第一张图片以来，这台太空望远镜就开始了颠覆我们对宇宙认识的急速发展。它不仅为研究早期宇宙打开了新的大门，而且詹姆斯·韦伯的观测结果也让科学家们大惑不解。詹姆斯·韦伯太空望远镜最大的优势之一就是能够以某种能力窥视早期宇宙，这与以前的其他太空望远镜都不同。长期以来，科学家们认为早期宇宙是一个混乱的地方。在宇宙形成的过程中，早期星系是一个小而无组织的时间点。然而，随着詹姆斯·韦伯对星系进行了如此久远的观测，科学家们可以看到事情是完全不同的。星系不仅质量大，而且也没有原来预测的那么混乱。这些新的真相使事情变得更加扑朔迷离。这是因为以前的哈勃等望远镜的观测结果似乎与早期宇宙是混乱的假说相一致。然而，现在看来，混乱的外观可能只是由哈勃的局限性造成的。有了这些新的詹姆斯·韦伯观测，科学家们终于能够以高分辨率看到真相。但是，正如TheByte指出的，这并不是一件坏事。科学家们对早期宇宙的认识被颠覆，只是一个进步的标志。随着技术越来越强大，以及詹姆斯·韦伯对宇宙更深入的观察，我们将能够更多地了解形成我们周围一切的最早时刻。这种进步是天文学的一个自然组成部分。而有一天，当人们建造出比詹姆斯·韦伯更强大的望远镜时，可以看到更多令科学家们困惑的东西。现在，人们至少可以期待詹姆斯·韦伯的更多观测，这将有望解开关于我们早期宇宙的更多数据。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1311003.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1311003.htm

破纪录的银河系发现：韦伯太空望远镜一瞥宇宙曙光

破纪录的银河系发现：韦伯太空望远镜一瞥宇宙曙光这张来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（又称韦伯望远镜或JWST）的红外图像是由NIRCam（近红外相机）为JWST高级深河外星系巡天计划（或JADES）拍摄的。NIRCam的数据被用来确定哪些星系需要通过光谱观测进行进一步研究。其中一个星系JADES-GS-z14-0（如图所示）被确定为红移14.32（+0.08/-0.20），是目前已知最遥远星系的记录保持者。这相当于宇宙大爆炸后不到3亿年的时间。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、BrantRobertson（加州大学圣克鲁兹分校）、BenJohnson（CfA）、SandroTacchella（剑桥大学）、PhillCargile（CfA）在过去的两年里，科学家们利用美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜（又称韦伯望远镜或JWST）探索了天文学家所说的宇宙黎明期--宇宙大爆炸后最初几亿年的时期，在这一时期诞生了第一批星系。这些星系提供了重要的洞察力，让我们了解宇宙在非常年轻的时候，气体、恒星和黑洞是如何变化的。2023年10月和2024年1月，一个国际天文学家小组利用韦伯望远镜观测星系，这是JWST高级深河外星系巡天（JADES）计划的一部分。利用韦伯望远镜的近红外摄谱仪（NIRSpec），他们获得了大爆炸后仅2.9亿年就观测到的一个创纪录星系的光谱。这相当于约14的红移，红移是衡量星系的光线被宇宙膨胀拉伸的程度的一个指标。我们邀请了意大利比萨高等师范学院的斯特凡诺-卡尼亚尼（StefanoCarniani）和亚利桑那州图森市亚利桑那大学的凯文-海因莱恩（KevinHainline）为我们详细介绍这个源是如何被发现的，以及它的独特性质对星系形成的启示：科学家们利用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外摄谱仪（NIRSpec）获取了遥远星系JADES-GS-z14-0的光谱，以精确测量其红移，从而确定其年龄。红移可以通过一个被称为莱曼-阿尔法断裂的临界波长的位置来确定。这个星系的历史可以追溯到宇宙大爆炸后不到3亿年。资料来源：NASA、ESA、CSA、JosephOlmsted（STScI）、S.Carniani（ScuolaNormaleSuperiore）、JADESCollaboration高红移星系研究取得突破性进展"韦伯望远镜上的仪器旨在发现和了解最早的星系，在作为JWST高级深河外星系巡天（JADES）一部分的第一年观测中，我们发现了大爆炸后最初6.5亿年的数百个候选星系。2023年初，我们在数据中发现了一个星系，它有强有力的证据表明它的红移超过了14，这让我们非常兴奋，但是这个星系源的一些特性让我们很警惕。这个光源的亮度出乎我们的意料，这对于一个如此遥远的星系来说是不可能的，而且它距离另一个星系非常近，这两个星系似乎是一个更大天体的一部分。当我们在2023年10月作为JADES起源场的一部分再次观测这个源时，用韦伯更窄的NIRCam（近红外相机）滤镜获得的新成像数据更加指向高红移假说。我们知道我们需要一个光谱，因为无论我们了解到什么，都将具有巨大的科学意义，无论是作为韦伯研究早期宇宙的一个新的里程碑，还是作为一个中年星系的一个令人困惑的怪胎。2024年1月，NIRSpec对这个名为JADES-GS-z14-0的星系进行了近10个小时的观测，当首次处理光谱时，有明确的证据表明这个星系的红移确实达到了14.32，打破了之前最远星系的记录（JADES-GS-z13-0的z=13.2）。鉴于这个星系源的神秘性，看到这个光谱让整个团队都感到无比兴奋。对于我们的团队来说，这个发现不仅仅是一个新的距离记录；JADES-GS-z14-0最重要的一点是，在这个距离上，我们知道这个星系本质上一定非常明亮。从图像上看，这个光源的直径超过了1600光年，证明我们看到的光主要来自年轻恒星，而不是来自一个不断增长的超大质量黑洞附近的发射。这么多的星光意味着这个星系的质量是太阳的几亿倍！这就提出了一个问题：大自然是如何在不到3亿年的时间里创造出如此明亮、巨大和庞大的星系的呢？"揭开古老之光的新启示这些数据揭示了这个惊人星系的其他重要方面。我们看到这个星系的颜色并不像想象中那么蓝，这表明即使在非常早期的时候，一些光线也被尘埃染红了。来自Steward天文台和亚利桑那大学的JADES研究员JakeHelton还发现，JADES-GS-z14-0被韦伯的中红外仪器（MIRI）以更长的波长探测到，考虑到它的距离，这是一项了不起的成就。中红外成像仪的观测覆盖了可见光范围内发射的光波长，而韦伯望远镜的近红外仪器对这些波长进行了红移。杰克的分析表明，近红外成像观测所暗示的源亮度高于其他韦伯仪器的测量值，这表明该星系中存在强烈的电离气体发射，其形式为氢和氧的明亮发射线。在这个星系生命的早期就存在氧气是一个令人惊讶的现象，这表明在我们观测到这个星系之前，多代大质量恒星已经开始了它们的生命。所有这些观测结果都告诉我们，JADES-GS-z14-0并不像理论模型和计算机模拟所预测的那种存在于宇宙早期的星系。根据观测到的星系源亮度，我们可以预测它随着宇宙时间的推移可能会如何增长，而到目前为止，我们还没有从我们在巡天观测中观测到的其他数百个高红移星系中找到任何合适的类似物。鉴于搜索发现JADES-GS-z14-0的天空区域相对较小，它的发现对我们在早期宇宙中看到的明亮星系的预测数量有着深远的影响。天文学家很可能会在未来的十年中利用韦伯望远镜发现许多这样的明亮星系，甚至可能是更早的星系。我们很高兴能看到宇宙黎明时存在的星系的非凡多样性。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434137.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434137.htm

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（KristenMcQuinn）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,KristenMcQuinn(RU),ImageProcessing：ZoltG.Levay（STScI），AlyssaPagan（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（MaxWolf）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（KnutLundmark）和英国天文学家菲力伯特-雅克-梅洛特（PhilibertJacquesMelotte）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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422060.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422060.htm

詹姆斯·韦伯望远镜对星系团中极难察觉的“幽灵之光”展开细致观察

詹姆斯·韦伯望远镜对星系团中极难察觉的“幽灵之光”展开细致观察红外线波长使我们能够以不同于可见光的方式探索星系团。由于韦伯号在探测红外波段的效率和所得图像的清晰度，IAC的研究人员MireiaMontes和IgnacioTrujillo能够以前所未有的详细程度探索SMACS-J0723.3-7327的星系团内的光线。事实上，来自韦伯的这个星团中心的图像比以前由哈勃太空望远镜获得的图像要深一倍。詹姆斯-韦伯望远镜的"第一深场"图像，它使研究SMACS-J0723.3-7327星团的星团内光线成为可能。资料来源：NASA，ESA，CSA，STSCI文章的第一作者MireiaMontes解释说："在这项研究中，我们展示了韦伯观测一个如此微弱的物体的巨大潜力。这将使我们能够研究更远的星系团，而且是更详细的星系团。"为了分析这种极其微弱的"幽灵"光，以及需要新的太空望远镜的观测能力，研究人员开发了新的分析技术，对现有方法进行了改进。"在这项工作中，我们需要对韦伯的图像做一些额外的处理，以便能够研究星团内的光线，因为它是一个微弱的延伸结构。这是避免我们的测量出现偏差的关键"，Mireia说。詹姆斯-韦伯太空望远镜是继哈勃之后又一个伟大的太空科学观测站，旨在回答有关宇宙的突出问题，并在天文学的所有领域取得突破性发现。它是迄今为止被送入太空的最强大的红外科学观测站。资料来源：欧空局/ATGmedialab由于所获得的数据，研究人员已经能够证明星系团内的光在研究和理解像星系团这样巨大的结构的形成过程中的潜力。她指出："分析这种漫射光，我们发现星系团的内部部分是由大质量星系合并形成的，而外部部分则是由于类似于我们银河系的星系的吸积。"但是这些观测不仅提供了关于星系团形成的线索，而且还提供了关于我们宇宙的一个神秘组成部分的属性：暗物质。这篇文章的第二作者IgnacioTrujillo总结说："发射星系团内光的恒星遵循星系团的引力场，这使得这种光成为这些结构中暗物质分布的极好追踪器。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334461.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334461.htm