韦伯望远镜让早期宇宙中的已发现超新星数量增加10倍

韦伯望远镜让早期宇宙中的已发现超新星数量增加10倍韦伯望远镜非常适合用来识别极其遥远的超新星,因为存在一种叫做宇宙学红移的现象,在这种现象中,穿越宇宙的光线会被拉伸到更长的波长。来自远古超新星的可见光被拉伸得如此之长,以至于最终出现在红外线中。韦伯望远镜的仪器可以看到红外光,因此非常适合寻找这些遥远的超新星。一个研究小组利用韦伯早期宇宙深度探测的数据,发现了比以前已知的多10倍的远古超新星。这项研究是利用韦伯望远镜对远古超新星进行更广泛探测的第一步。JADES深度场使用的是NASA詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)的观测数据,这是JADES(JWST高级河外星系深度巡天)计划的一部分。一个研究JADES数据的天文学家小组发现了大约80个亮度随时间变化的天体(绿色圈内)。这些被称为瞬变天体的天体大多是恒星或超新星爆炸的结果。资料来源:NASA、ESA、CSA、STScI、JADES合作组织美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯-韦伯太空望远镜(JamesWebbSpaceTelescope)深入窥探宇宙,为科学家们首次提供了宇宙早期超新星的详细资料。一个使用韦伯数据的研究小组发现,早期宇宙中的超新星比之前已知的多10倍。其中一些新发现的爆炸恒星是同类恒星中最遥远的例子,包括那些用来测量宇宙膨胀率的恒星。"韦伯望远镜是一台发现超新星的机器,"图森市亚利桑那大学斯图尔特天文台的三年级研究生克里斯塔-德库西(ChristaDeCoursey)说。"探测到的超新星数量之多,加上这些超新星的距离之远,是我们巡天观测中最令人兴奋的两项成果"。德库西在威斯康星州麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议的新闻发布会上介绍了这些发现。资料来源:NASA、ESA、CSA、AnnFeild(STScI)为了取得这些发现,研究小组分析了作为JWST高级深河外星系巡天(JADES)计划一部分而获得的成像数据。韦伯望远镜非常适合寻找极其遥远的超新星,因为它们的光线会被拉伸到更长的波长--这种现象被称为宇宙学红移。(见上图)。在韦伯望远镜发射之前,只有少数超新星的红移超过2,这相当于宇宙的年龄只有33亿年--仅为目前年龄的25%。JADES样本包含了许多在更久远的过去爆炸的超新星,当时宇宙的年龄还不到20亿年。以前,研究人员利用美国宇航局的哈勃太空望远镜观测宇宙处于"青年期"时的超新星。通过JADES,科学家们看到了宇宙处于"十几岁"或"前十几岁"时的超新星。未来,他们希望能够回望宇宙的"幼儿"或"婴儿"阶段。为了发现这些超新星,研究小组比较了相隔一年的多幅图像,寻找在这些图像中消失或出现的光源。这些观测亮度随时间变化的天体被称为瞬变体,而超新星就是瞬变体的一种。总之,JADES瞬变巡天样本小组在一片只有米粒粗细的天空中发现了大约80个超新星。这张马赛克照片展示了从JADES(JWST高级深河外星系巡天)计划的数据中发现的约80个瞬变天体(即亮度不断变化的天体)中的三个。大多数瞬变体都是恒星或超新星爆炸的结果。通过对比2022年和2023年拍摄的图像,天文学家可以找到从我们的视角来看最近才爆炸的超新星(如前两列所示的例子),或者已经爆炸但其光线正在逐渐消失的超新星(第三列)。每颗超新星的年龄都可以通过它的红移(用"z"表示)来确定。最遥远的超新星的红移为3.8,它的光起源于宇宙只有17亿年的时候。红移2.845相当于宇宙大爆炸后23亿年。最接近的例子红移为0.655,显示的是大约60亿年前离开其星系的光线,当时宇宙的年龄刚刚超过现在的一半。资料来源:NASA、ESA、CSA、STScI、ChristaDeCoursey(亚利桑那大学)、JADES合作组织位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所(STScI)的美国宇航局爱因斯坦研究员贾斯汀-皮埃尔(JustinPierel)说:"这确实是我们对高红移宇宙的瞬态科学的第一个样本。我们正试图确定遥远的超新星是否与我们在附近宇宙中看到的超新星有本质区别或非常相似。"皮埃尔和STScI的其他研究人员提供了专家分析,以确定哪些瞬变实际上是超新星,哪些不是,因为它们往往看起来非常相似。研究小组发现了一些高红移超新星,包括光谱学上确认的最远的一颗,红移为3.6。它的祖星在宇宙只有18亿岁时爆炸。这是一颗所谓的核心坍缩超新星,是一颗大质量恒星的爆炸。这段动画展示了白矮星爆炸的过程,白矮星是一颗恒星的残余物,密度极高,其核心已无法再燃烧核燃料。在这颗"Ia型"超新星中,白矮星的引力从附近的恒星伴星那里偷走了物质。当白矮星的质量估计达到目前太阳质量的1.4倍时,它再也无法承受自身的重量,于是爆炸了。资料来源:NASA/JPL-Caltech天体物理学家特别感兴趣的是Ia型超新星。(这些爆炸的恒星非常明亮,可以用来测量遥远的宇宙距离,帮助科学家计算宇宙的膨胀率。研究小组至少发现了一颗红移为2.9的Ia型超新星。这颗爆炸产生的光在115亿年前开始向我们传播,当时宇宙的年龄只有23亿年。此前经光谱学确认的Ia型超新星的距离记录是红移1.95,当时宇宙的年龄是34亿年。科学家们迫切希望分析高红移下的Ia型超新星,看看它们是否都具有相同的内在亮度,而与距离无关。这一点至关重要,因为如果它们的亮度随红移而变化,那么它们就不能成为测量宇宙膨胀率的可靠标记。Pierel分析了这颗发现于红移2.9的Ia型超新星,以确定其内在亮度是否与预期不同。虽然这只是第一个这样的天体,但结果表明没有证据表明Ia型亮度会随红移而变化。我们还需要更多的数据,但现在,基于Ia型超新星的宇宙膨胀率理论及其最终命运仍然保持不变。皮埃尔还在美国天文学会第244次会议上介绍了他的研究成果。早期宇宙的环境与现在截然不同。科学家们期望看到来自恒星的古老超新星,这些恒星所含的重化学元素远远少于太阳这样的恒星。将这些超新星与本地宇宙中的超新星进行比较,将有助于天体物理学家了解早期恒星的形成和超新星的爆发机制。STScI研究员马修-西伯特(MatthewSiebert)说:"我们基本上为瞬变宇宙打开了一扇新窗口。从历史上看,每当我们这样做的时候,我们都会发现一些极其令人兴奋的东西--一些我们意想不到的东西。"JADES团队成员、亚利桑那大学图森分校研究教授EiichiEgami说:"由于韦伯望远镜非常灵敏,它几乎能在其指向的所有地方发现超新星和其他瞬变体。这是利用韦伯望远镜对超新星进行更广泛观测的重要第一步。"编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434348.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1434348.htm

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韦伯太空望远镜在两颗超新星中发现尘埃贮藏室

韦伯太空望远镜在两颗超新星中发现尘埃贮藏室美国国家航空航天局(NASA)詹姆斯-韦伯太空望远镜(JamesWebbSpaceTelescope)的中红外成像仪(MIRI)拍摄的图像揭示了两颗II型超新星--超新星2004et(SN2004et)和超新星2017eaw(SN2017eaw)--内的大量尘埃,这两颗超新星位于螺旋星系NGC6946中,距离地球2200万光年。在这些超新星周围发现的大量尘埃支持了这样一种理论,即超新星在为早期宇宙提供尘埃方面发挥了关键作用。SN2004et在本图的左侧面板中突出显示,SN2017eaw在右侧面板中突出显示。韦伯超高的灵敏度和中红外观测能力使它能够探测到在垂死恒星爆炸后的内部冲击中幸存下来的较冷尘埃。在这些图像中,蓝色代表较热的尘埃,红色代表较冷的尘埃。资料来源:NASA、ESA、CSA、OriFox(STSCI)、MelissaShahbandeh(STSCI)、AlyssaPagan(STSCI)尘埃是我们宇宙中许多东西--尤其是行星--的基石。当来自垂死恒星的尘埃在太空中扩散时,它所携带的基本元素有助于孕育下一代恒星及其行星。几十年来,这些尘埃从何而来一直困扰着天文学家。宇宙尘埃的一个重要来源可能是超新星--垂死恒星爆炸后,其剩余气体膨胀并冷却,从而产生尘埃。"这种现象的直接证据到目前为止还很少,我们的能力迄今为止只能研究一颗相对较近的超新星--距离地球17万光年的超新星1987A--中的尘埃群,"领衔作者、约翰-霍普金斯大学和马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的梅丽莎-沙班德(MelissaShahbandeh)说。"当气体冷却到足以形成尘埃时,只要有足够的灵敏度,就只能在中红外波段探测到尘埃。"对于比SN1987A更遥远的超新星,比如SN2004et和SN2017eaw,它们都位于大约2200万光年外的NGC6946中(见上图),只有通过韦伯的中红外仪器(MIRI)才能获得这种波长覆盖和高灵敏度的组合。这张由韦伯的中红外热像仪(MIRI)拍摄的NGC6946图像突出显示了两个超新星--SN2004et和SN2017eaw,图像中显示了罗盘箭头、比例尺和供参考的色键。向北和向东的罗盘箭头表示图像在天空中的方位。刻度线标注为2,600光年。这幅图像显示的是不可见的中红外光波长,已被转换成可见光颜色。色键显示了收集光线时使用了哪些MIRI滤光片。每个滤光片名称的颜色就是用来表示通过该滤光片的红外光的可见光颜色。在这些图像中,韦伯的MIRI数据在10、11.3、12.8和15.0,以及18和21微米(分别为F1000W、F1130W、F1280W和F1500W,以及F1800W和F2100W)处被分配为蓝色、绿色和红色。资料来源:NASA、ESA、CSA、OriFox(STScI)、MelissaShahbandeh(STScI)、AlyssaPagan(STScI)自近十年前阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)望远镜在SN1987A中探测到新形成的尘埃以来,韦伯望远镜的观测是超新星产生尘埃研究的首次突破。他们研究的另一个特别有趣的结果不仅仅是探测到了尘埃,而是在超新星生命的早期阶段就探测到了大量尘埃。在SN2004et中,科学家们发现了超过5000个地球质量的尘埃。太空望远镜科学研究所的项目负责人奥拉-福克斯(OriFox)补充说:"当计算我们在SN2004et中看到的尘埃数量时,它可以与SN1987A中的测量结果相媲美,而这仅仅是SN1987A年龄的一小部分。这是自SN1987A以来在超新星中探测到的最高尘埃质量。"观测结果向天文学家表明,年轻而遥远的星系充满了尘埃,但这些星系的年龄还不足以让中等质量的恒星(如太阳)在衰老过程中提供尘埃。质量更大、寿命更短的恒星可能很快就会大量死亡,从而产生如此多的尘埃。虽然天文学家已经证实超新星会产生尘埃,但有多少尘埃能在爆炸后的内部冲击中存活下来,这个问题一直悬而未决。在SN2004et和SN2017eaw生命的这一阶段看到如此多的尘埃表明,尘埃能够在冲击波中存活下来--这证明超新星是重要的尘埃工厂。研究人员还指出,目前对质量的估计可能只是冰山一角。虽然韦伯望远镜让研究人员能够测量到比以往温度更低的尘埃,但可能还有一些未被发现的、温度更低的尘埃辐射到电磁波谱更远的地方,而这些尘埃仍然被最外层的尘埃所遮挡。研究人员强调说,这些新发现也只是利用韦伯望远镜对超新星及其产生的尘埃进行新发现的研究能力的一个暗示,以及由此可以告诉我们有关这些尘埃产生的恒星的信息。福克斯说:"人们越来越热衷于了解这些尘埃也意味着爆炸恒星的核心是什么。在研究了这些特殊的发现之后,我认为我们的研究同行们将会考虑在未来用创新的方法来研究这些尘埃超新星。"SN2004et和SN2017eaw是该计划五个目标中的第一个。这些观测是作为韦伯综合观测计划2666的一部分完成的。论文发表于7月5日的《皇家天文学会月刊》(MonthlyNoticesoftheRoyalAstronomicalSociety)。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378001.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1378001.htm

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哈勃望远镜带来对UGC 11860星系的超新星发现

哈勃望远镜带来对UGC11860星系的超新星发现在这张NASA/ESA哈勃太空望远镜拍摄的照片中,螺旋星系UGC11860似乎在背景星系的衬托下静静地漂浮着。UGC11860位于大约1.84亿光年外的飞马座,它平静的外表是骗人的;这个星系最近发生了一次令人难以想象的高能恒星爆炸。哈勃太空望远镜拍摄的飞马座约1.84亿光年外的螺旋星系UGC11860的图像,该星系最近在2014年发生了一次由机器人望远镜探测到的高能超新星爆炸。图片来源:ESA/哈勃和NASA,A.Filippenko,J.D.Lyman2014年,UGC11860星系发生了一次超新星爆炸--一颗大质量恒星以灾难性的剧烈方式结束了自己的生命--这是由一台专门搜寻瞬态天文现象的机器人望远镜探测到的。两个不同的天文学家小组利用哈勃的宽视场相机3搜索了这一巨大宇宙爆炸的余波,并揭开了其挥之不去的残余物。其中一个小组对UGC11860进行了探索,以进一步了解最终在超新星中灭亡的原恒星系统。超新星爆炸期间的巨大能量过程主要负责形成元素周期表上介于硅和镍之间的元素。这意味着了解原恒星系统的质量和组成的影响对于解释地球上的许多化学元素是如何起源的至关重要。另一组天文学家利用哈勃望远镜跟踪机器人望远镜探测到的超新星。这些自动的天空之眼在没有人类干预的情况下运行,并捕捉夜空中的瞬时事件。机器人望远镜使天文学家能够探测到从意想不到的小行星到罕见的、不可预知的超新星等各种天体,并且能够识别出有趣的天体,这些天体随后可以由强大的望远镜(如哈勃望远镜)进行更详细的研究。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370307.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1370307.htm

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韦伯望远镜凝视著名的蟹状星云 寻找超新星遗迹起源的答案

韦伯望远镜凝视著名的蟹状星云寻找超新星遗迹起源的答案美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯-韦伯太空望远镜(JamesWebbSpaceTelescope)凝视着蟹状星云,寻找关于这个超新星遗迹起源的答案。韦伯的NIRCam(近红外相机)和MIRI(中红外仪器)在红外光下揭示了新的细节。图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI、TeaTemim(普林斯顿大学)得益于韦伯望远镜的近红外相机(NIRCam)和中红外仪器(MIRI)的高灵敏度,科学家们才得以确定从爆炸中喷射出来的物质的成分。超新星残余物由几种不同的成分组成,包括双电离硫(橘红色表示)、电离铁(蓝色)、尘埃(黄白色和绿色)以及同步辐射(白色)。在这幅图像中,Webb的NIRCam和MIRI为不同的滤光片分配了颜色:蓝色(F162M)、淡蓝色(F480M)、青色(F560W)、绿色(F1130W)、橙色(F1800W)和红色(F2100W)。这幅哈勃图像提供了蟹状星云全貌的详细视图,它是天文学中最有趣、研究最深入的天体之一。图片来源:NASA、ESA和AllisonLoll/JeffHester(亚利桑那州立大学)。鸣谢:DavideDeMartin(欧空局/哈勃)蟹状星云,又名梅西耶1号(M1)和NGC1952,是位于金牛座的超新星遗迹。这个星云是一颗超新星爆炸的余波,地球上首次观测到它是在公元1054年,包括北宋在内的多个文明的史料都有记载这一天象。超新星爆炸的亮度非常高,以至于在白天的天空中可以看到数周之久。在蟹状星云的中心有一颗脉冲星,它是一颗高度磁化、旋转的中子星,会发出从伽马射线到无线电波的脉冲辐射。这颗脉冲星直径约28到30公里,每秒旋转约30次。蟹状星云距离地球约6500光年,直径约10光年。它错综复杂的结构是由气体细丝和尘埃组成的复杂网状结构,被脉冲星强烈的电磁辐射照亮并激发能量。这使得它成为天文学中各种波长光线的热门研究对象。蟹状星云在天文学中的意义是多方面的。它是研究超新星遗迹、中子星特性和脉冲星风星云动力学的重要来源。由于其相对较近的距离和明显的特征,它仍然是夜空中研究最多的天体之一。美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜是哈勃太空望远镜的继任者,也是迄今为止送入太空的最强大的红外科学观测站。在距离地球近一百万英里的轨道上,韦伯研究宇宙中一些最遥远的天体。资料来源:美国国家航空航天局詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)主要由美国国家航空航天局(NASA)研制,欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)也做出了重要贡献,是有史以来最先进、最强大的太空望远镜。它将于2021年12月25日发射,是哈勃太空望远镜的科学继承者。JWST配备了一个6.5米长的大型主镜,专门观测红外光谱中的宇宙。这种能力使它能够透过宇宙尘埃和气体,观测哈勃等可见光望远镜无法观测到的现象。它的主要任务包括研究恒星和星系的形成、检查系外行星的大气层以及探索宇宙的起源。JWST的四台主要仪器是近红外照相机(NIRCam)、近红外摄谱仪(NIRSpec)、中红外仪器(MIRI)以及精细制导传感器/近红外成像仪和无缝摄谱仪(FGS/NIRISS)。这些仪器能够进行广泛的科学研究,从对太阳系的详细观测到探测宇宙大爆炸后形成的第一批星系。JWST位于第二拉格朗日点(L2),距离地球约150万公里,环境稳定,受地球和月球光热的干扰极小。这个位置非常适合其长期任务,预计将持续10年或更长时间。JWST是我们观测宇宙能力的一次巨大飞跃,有望重塑我们对宇宙以及我们在宇宙中的位置的认识。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397031.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1397031.htm

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NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线

NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线2023年对风车星系中的超新星SN2023ixf的观测为研究宇宙射线的产生提供了一个独特的机会,但是NASA的费米望远镜并没有探测到预期的伽马射线,这表明能量转换率比预期的要低得多。资料来源:美国国家航空航天局2023年5月18日,一颗超新星在附近的风车星系(Messier101)爆发,它位于大约2200万光年外的大熊座。这颗超新星被命名为SN2023ixf,是自2008年费米探测器发射以来发现的附近最亮的超新星。意大利里雅斯特大学研究员吉列姆-马蒂-德韦萨说:"天体物理学家以前估计,超新星将其总能量的大约10%转化为宇宙射线加速度。但我们从未直接观测到这一过程。通过对SN2023ixf的新观测,我们的计算结果是爆炸后几天内的能量转换率低至1%。这并不排除超新星是宇宙射线工厂的可能性,但这确实意味着我们还有更多关于超新星产生的知识要学习。"这篇论文由马丁-德维萨在奥地利因斯布鲁克大学(UniversityofInnsbruck)期间发表,将刊登在未来出版的《天文学与天体物理学》(AstronomyandAstrophysics)杂志上。即使没有探测到伽马射线,美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜也能帮助天文学家了解更多有关宇宙的信息。资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心宇宙射线及其起源每天,数以万亿计的宇宙射线与地球大气层发生碰撞。其中大约90%是氢原子核(或质子),其余的是电子或较重元素的原子核。自20世纪初以来,科学家们一直在研究宇宙射线的起源,但这些粒子无法追溯到它们的源头。由于宇宙射线带电,它们在飞往地球的途中会因遇到磁场而改变方向。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白-海斯说:"然而,伽马射线会直接射向我们。宇宙射线在与周围环境中的物质相互作用时会产生伽马射线。费米望远镜是轨道上最灵敏的伽马射线望远镜,因此当它没有探测到预期的信号时,科学家必须对这种缺失做出解释。解开这个谜团,就能更准确地了解宇宙射线的起源。"弗雷德-劳伦斯-惠普尔天文台(FredLawrenceWhippleObservatory)的48英寸望远镜在2023年6月捕捉到了这张风车星系(Messier101)的可见光图像。超新星2023ixf的位置被圈了起来。天文台位于亚利桑那州的霍普金斯山上,由哈佛天体物理学中心和史密森尼天文台共同运营。资料来源:平松等人,2023/SebastianGomez(STScI)作为宇宙射线加速器的超新星长期以来,天体物理学家一直怀疑超新星是宇宙射线的主要贡献者。当一颗质量至少是太阳8倍的恒星耗尽燃料时,就会发生这种爆炸。内核坍缩,然后反弹,推动冲击波向外穿过恒星。冲击波加速粒子,产生宇宙射线。当宇宙射线与恒星周围的其他物质和光线碰撞时,就会产生伽马射线。超新星会极大地影响星系的星际环境。它们的爆炸波和不断膨胀的碎片云可能会持续存在5万年以上。2013年,费米测量显示,银河系中的超新星残骸正在加速宇宙射线,当它们撞击星际物质时,会产生伽马射线光。但天文学家说,这些残余物并没有产生足够的高能粒子,无法与科学家在地球上的测量结果相匹配。一种理论认为,超新星可能会在最初爆炸后的几天或几周内加速银河系中能量最高的宇宙射线。但是超新星非常罕见,在银河系这样的星系中,一个世纪才会发生几次。在大约3200万光年的距离内,超新星平均每年只发生一次。从可见光望远镜第一次看到SN2023ixf开始,经过一个月的观测,费米没有探测到伽马射线。挑战与未来研究合著者、法国国家科学研究中心下属蒙彼利埃宇宙与粒子实验室的天体物理学家马蒂厄-雷诺(MatthieuRenaud)说:"不幸的是,看不到伽马射线并不意味着没有宇宙射线。我们必须对所有有关加速机制和环境条件的基本假设进行研究,才能将伽马射线的缺失转化为宇宙射线产生的上限。"研究人员提出了几种可能影响费米观测到该事件产生的伽马射线的情况,比如爆炸碎片的分布方式和恒星周围物质的密度。费米的观测首次为研究超新星爆炸后的状况提供了机会。以其他波长对SN2023ixf进行的更多观测、基于这一事件的新模拟和模型,以及未来对其他年轻超新星的研究,都将帮助天文学家找到宇宙宇宙射线的神秘来源。费米是戈达德管理的一个天体物理学和粒子物理学合作项目。费米项目是与美国能源部合作开发的,法国、德国、意大利、日本、瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427911.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1427911.htm

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“圣诞树星系团”:韦伯望远镜和哈勃望远镜联合观测的炫目杰作

“圣诞树星系团”:韦伯望远镜和哈勃望远镜联合观测的炫目杰作MACS0416的全色视图,这是一个距离地球约43亿光年的星系团。这幅图像是通过将美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的红外观测数据与美国宇航局哈勃太空望远镜的可见光数据相结合而生成的。由此产生的蓝色和红色棱镜全景图为星系的距离提供了线索。图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI、JoseM.Diego(IFCA)、JordanC.J.D'Silva(UWA)、AntonM.Koekemoer(STScI)、JakeSummers(ASU)、RogierWindhorst(ASU)、HaojingYan(密苏里大学)包括德克萨斯农工大学天文学家王立凡博士在内的研究小组将这幅新图像命名为"圣诞树星系团",它结合了哈勃望远镜的可见光和韦伯望远镜探测到的红外光,展示了距离地球约43亿光年的星系团MACS0416。由于该星系团能够通过一种被称为引力透镜的现象放大来自更遥远背景星系的光线,因此研究人员能够识别出放大的超新星,甚至是放大倍数非常高的单个恒星。密苏里大学天文学家阎昊晶博士(HaojingYan)说:"我们称MACS0416为圣诞树星系团,既因为它色彩斑斓,也因为我们在其中发现了这些闪烁的灯光。"这篇论文由王立凡合著,已被接受发表在《天体物理学杂志》上。自2006年以来,王立凡一直是德克萨斯农机大学物理和天文学系以及乔治-P.和辛西娅-伍兹-米切尔基础物理和天文学研究所(GeorgeP.andCynthiaWoodsMitchellInstituteforFundamentalPhysicsandAstronomy)的成员,他是一个时域天文学团队的成员,该团队正在利用JWST发现宇宙中最早的超新星,其中最古老的记录可以追溯到宇宙诞生30多亿年的时候。这个国际合作小组被称为"用于重离子化和透镜科学的主要河外星系区域"(PEARLS),由亚利桑那州立大学天文学家罗吉尔-温德霍斯特(RogierWindhorst)博士领导。该团队的方法之一是利用韦伯望远镜无与伦比的观测能力来搜寻观测亮度随时间变化的天体,即所谓的瞬变天体。在JWST发射前发表的2017年白皮书中,王和他的合著者预测,这台望远镜将利用其强大的主成像仪--近红外相机(NIRCam)--在一次拍摄中发现几个这样的瞬变天体。他们引用MACS0416图像及其包含的14个瞬变天体作为佐证,并指出这些发现超出了研究小组的预测。"JWST正在宇宙中发现大量的瞬变天体,主要是超新星,"王说。"它不仅发现了超新星,还发现了遥远星系中被附近前景星系引力场放大的恒星。"这些发现是通过对星系团MACS0416方向的天空区域进行反复观测而获得的。北黄道极(NEP)是JWST能够全年持续指向并获取数据的区域,是未来获取时域观测数据的理想地点。前所未有的灵敏度使得一些超新星,比如白矮星爆炸产生的超新星能够在整个宇宙中被探测到,甚至可以追溯到宇宙刚刚开始形成第一批恒星的时代。"天文学有两个基本问题:第一批恒星是如何形成的,以及驱动宇宙膨胀的力量的性质是什么JWST能够发现的瞬变现象将为解决这些问题提供所需的数据。这些发现表明,JWST是研究宇宙黎明期微弱瞬变的最强大工具,宇宙黎明期是指宇宙从没有恒星的黑暗时代走到今天的时代。它观测到的超新星可以探究第一批恒星的诞生过程,以及宇宙膨胀到宇宙年龄不足10亿年的过程。"其中一些超新星很可能是低质量恒星死亡后演变成白矮星,并通过热核爆炸爆发出来的。通过透镜恒星可以研究遥远宇宙中的单个恒星。这些早期恒星也可能是质量非常大的恒星,它们通过所谓的成对生产不稳定过程产生极其明亮的瞬态。"我们预计,这些'常规可发现'的瞬变将在解决宇宙黑暗时代的结束和暗宇宙膨胀的物理学问题方面具有巨大的潜力,"王说。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399773.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1399773.htm

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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

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