韦布观测到迄今最古老星系JADES-GS-z13-0

韦布观测到迄今最古老星系JADES-GS-z13-0当来自最遥远星系的光到达地球时，它已经因为宇宙的膨胀被拉伸，并转移到光谱的红外区域。韦伯望远镜上的近红外相机能检测到这种红外光，因此能快速发现一系列前所未有的星系，其中一些星系可能会重塑天文学家对早期宇宙的理解。天文学家认为，在这两项研究中，他们“确凿无疑地探测到了”迄今已知4个最遥远的星系。这些星系诞生于宇宙大爆炸后3亿至5亿年，这意味着这些星系来自所谓的“再电离时代”，即人们认为第一批恒星出现的时期。这两篇新论文的合著者、巴黎天体物理研究所研究员斯蒂芬·查洛特表示，这4个星系中，最古老的星系JADES-GS-z13-0形成于宇宙大爆炸后3.2亿年，这是天文学家观测到的最遥远距离。韦伯望远镜还证实了JADES-GS-z10-0的存在，它可追溯到宇宙大爆炸后4.5亿年。查洛特说，这4个星系的质量都“非常小”，约为太阳质量的1亿倍。相比之下，银河系的重量约为太阳质量的1.5万亿倍。他补充道，这些星系的“金属含量非常低”，这一点符合宇宙学标准模型。该模型指出，离宇宙大爆炸越近，留给这些金属形成的时间就越短。美国耶鲁大学天文学家彼得·范·多科姆评论称：“人类距离宇宙的过往越来越近，从这些星系诞生到宇宙大爆炸之间，只剩3亿年尚未被探索。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353421.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353421.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

韦布望远镜观测到最古老“死亡”星系 JADES-GS-z7-01-QU

韦布望远镜观测到最古老“死亡”星系JADES-GS-z7-01-QUGOODS南区一小部分区域的JWST假彩色图像，突出显示了JADES-GS-z7-01-QU星系图源：JADES协作小组这幅GOODS-South星场的合成图像是利用构成欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）的四台8.2米巨型望远镜中的两台望远镜和一个独特的定制滤光片进行深度观测的结果，它显示了一些有史以来最暗淡的星系。这是使用两台8.2米望远镜进行的深度观测的一部分。后来，JWST将这一区域的一小部分归零。(图片来源：ESO/MHayes）短暂一生这个星系代号JADES-GS-z7-01-QU，它在宇宙大爆炸发生大约7亿年后形成，有大约1亿至10亿颗恒星，属于较小星系。星系中的恒星形成过程只持续了3000万年到9000万年就戛然而止。主持研究的英国剑桥大学卡弗里宇宙学研究所天体物理学家托比亚斯·洛塞说，这个星系似乎“轰轰烈烈地”活过一场，但很快不再有新的恒星形成，星系就此“死去”。参与研究的天体物理学家弗朗西斯科·德欧金尼奥说，质量最大的恒星最炽热、最耀眼，“生命最短暂”。“随着最炽热的恒星死去，星系颜色从蓝色，即最炽热恒星的颜色，变成黄色，再变成红色，即质量最小的恒星的颜色。”质量和太阳差不多的恒星可以活大约100亿年，而质量小得多的恒星能活上万亿年。那些较小的恒星在星系“死去”很久后仍会继续发光。“饿死”的？研究人员尚不清楚JADES-GS-z7-01-QU为何“英年早逝”，正试图找出原因。他们推测其中一个原因可能是星系中央一个超大黑洞把新恒星形成所需要的气体推出星系，导致无法形成新的恒星。还可能是因为恒星形成过程中迅速消耗掉星系中气体，但星系周围没有新的气体补充进来，导致星系“饿死”。研究人员说，由于这个星系距地球非常遥远，因此韦布望远镜观测到的是星系“过去”的情况，不排除星系在获得新的气体后又有新的恒星诞生，令星系“死而复生”。德欧金尼奥说：“我们不知道这个星系的最终命运，这可能取决于是什么机制使恒星停止诞生。”研究人员说，对这一星系的研究或能进一步揭示宇宙形成早期时的景象以及影响恒星形成的因素。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422922.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422922.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

Maisie星系被确认为宇宙中最古老的星系之一

Maisie星系被确认为宇宙中最古老的星系之一自首次发现Maisie星系以来的后续观测表明，Maisie的历史可以追溯到宇宙大爆炸后的3.9亿年。虽然这并不像德克萨斯大学奥斯汀分校天文学家史蒂文-芬克尔斯坦领导的研究小组最初估计的那么古老，但它仍然是目前观测到的四个最早确认的星系之一。UT奥斯汀分校的天文学教授、《自然》论文的作者、宇宙演化早期释放科学调查（CEERS）的首席研究员芬克尔斯坦说："Maisie星系令人兴奋的地方在于，它是JWST最早发现的遥远星系之一，而且在这一组星系中，它是第一个真正被光谱学证实的星系。他用女儿的名字为这个星系命名，因为它是在女儿的生日那天被发现的。"观看模拟从地球飞往Maisie星系的视频。资料来源：可视化：弗兰克-萨默斯（STScI）、格雷格-培根（STScI）、约瑟夫-德帕斯夸莱（STScI）、莉娅-胡斯塔克（STScI）、约瑟夫-奥姆斯特德（STScI）、阿丽莎-帕根（STScI）科学：SteveFinkelstein（UTAustin）、RebeccaLarson（RIT）、MicaelaBagley（UTAustin）最新分析由第一作者巴勃罗-阿拉巴-哈罗（PabloArrabalHaro）领导，他是美国国家科学基金会国家光学-红外天文研究实验室的博士后助理研究员。除了芬克尔斯坦之外，来自UTAustin的共同作者还有凯特琳-凯西（CaitlinCasey）、米塞拉-巴格利（MicaelaBagley）、凯瑟琳-克沃罗夫斯基（KatherineChworowsky）和藤本诚司（SeijiFujimoto）。CEERS团队目前正在评估另外大约10个星系，它们可能来自比Maisie星系更早的时代。太空中的物体并没有印上时间戳。为了推断我们观测到的光线是何时离开某个天体的，天文学家会测量它的红移，也就是它的颜色由于远离我们的运动而发生的偏移量。由于我们生活在一个不断膨胀的宇宙中，我们观测的时间越久远，天体的红移就越大。最初对红移（以及宇宙大爆炸后的时间）的估计是基于光度测量，即使用少量宽频滤光片测量图像中的光亮度。这些估算是利用CEERS在望远镜第一个观测季的最初分配时间内收集的数据做出的。为了获得更准确的估计值，CEERS团队申请使用JWST的光谱仪器NIRSpec进行后续测量，该仪器将物体的光线分成许多不同的窄频率，以更准确地识别其化学构成、热量输出、固有亮度和相对运动。根据最新的光谱分析，Maisie星系的红移为z=11.4。这项研究还考察了CEERS-93316星系，爱丁堡大学领导的研究小组最初在公开的CEERS数据中发现了这个星系，据初步估计，它是在宇宙大爆炸后2.5亿年被观测到的。经过进一步分析，研究小组发现CEERS-93316的红移更为适中，为z=4.9，相当于宇宙大爆炸后约10亿年。原来，CEERS-93316中的热气体在与氧和氢相关的几个窄频段中发出了大量的光，使星系看起来比实际要蓝得多。这种蓝色模仿了芬克尔斯坦等人预计在早期星系中看到的特征。这是由于测光方法的一个怪癖，只有红移约为4.9的天体才会出现这种情况。芬克尔斯坦认为这是运气不好，他说："这是一个有点奇怪的案例。"在光谱观测到的数十个高红移候选天体中，这是唯一一个真实红移远小于我们最初猜测的天体。"这个星系不仅呈现出不自然的蓝色，它的亮度也比我们目前的模型预测的在宇宙中形成如此之早的星系的亮度要高得多。芬克尔斯坦说："要解释宇宙如何能这么快就形成如此巨大的星系，这确实很有挑战性。因此，我认为这可能一直是最有可能的结果，因为它是如此极端，如此明亮，在如此明显的高红移下"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378329.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378329.htm

詹姆斯·韦伯望远镜刚刚发现了两个来自宇宙早期的异常明亮的星系

詹姆斯·韦伯望远镜刚刚发现了两个来自宇宙早期的异常明亮的星系被确认的最遥远的星系被称为GLASS-z12，被认为是大爆炸后3.5亿年的产物。这些星系是在JWST的两个计划中发现的，即GLASS-JWST早期发布科学计划（来自太空的光栅放大测量）和宇宙进化早期发布科学调查（CEERS）。来自这些调查的数据确定了具有高红移的星系，这意味着由于宇宙的膨胀，来自它们的光被转移到光谱的红端。红移越大，光线在到达我们面前时已经走得越远，因此星系越老。红移越大，光线在到达我们之前已经走得越远。为了识别最古老的星系，研究人员首先观察JWST拍摄的图像，并根据其颜色选择感兴趣的星系。他们寻找那些没有出现在可见光波段但却出现在JWST红外范围内的星系。这意味着一个星系被红移了很多，以至于它的光已经移出了可见光范围，使它有可能成为一个非常早期的星系。挑战在于，还有其他原因导致一个星系可能不会出现在可见光图像中。例如，光学光线可能被灰尘阻挡，或者一个星系可能只是异常的红色。为了确认一个特定的星系真的非常古老，我们需要更多光谱学形式的数据。CEERS的共同研究者JeyhanKartaltepe说："获得光源的光谱，当我们看到来自不同元素的发射线时，它真的告诉我们我们在看什么。因此，这是我们需要遵循的金标准。"最近宣布的两个星系还没有得到光谱测量的确认，但是最遥远的星系已经被ALMA（阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列）的数据初步确认。随着校准的完善，研究人员对JWST早期数据的准确性进行了一些检讨。一些非常早期的结果公布了红移高达13的星系，但是这个数字现在已经随着更精确的校准被细化为12.5。这是因为最早的数据是基于在地面上进行的校准，而最近的数据反映了10月份望远镜在太空中时进行的校准。校准JWST的仪器是一个漫长的过程，随着时间的推移，读数将变得更加精确。除了证实这些发现之外，收集这些目标的光谱学数据将使人们更深入地了解早期星系的内容。"这就像使用一个棱镜，我们能够看到不同原子元素的指纹，这些元素在星系的光谱中具有不同的颜色，"GLASS-JWST的共同研究者AlainaHenry解释说。"因此，我们得到了关于星系内容、它们形成恒星的速度以及气体运动的更详细的信息。"就目前而言，这些早期星系的极端亮度正在使天文学家们重新思考他们对最早的恒星的假设。虽然非常明亮的星系通常质量非常大，但可能这些早期明亮的星系并没有那么大的质量--它们只是充满了III类恒星。III类恒星仍然是假设性的，但这个想法是，它们是最早的恒星之一，其成分与我们今天看到的恒星不同。这开启了一个关于恒星的性质以及它们如何形成的课题，以及在非常早期形成的恒星的类型。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333159.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333159.htm