詹姆斯·韦布空间望远镜探测到宇宙早期星系中存在碳

詹姆斯·韦布空间望远镜探测到宇宙早期星系中存在碳  研究示意图。图片来源：物理学家组织网早期宇宙几乎完全由最简单的氢元素，以及少量氦和锂组成。而现在观察到的宇宙中所有其他元素都在恒星内部形成。当恒星爆炸成超新星时，产生的元素在宿主星系内循环，孕育下一代恒星。随着每一代新恒星和“星尘”诞生，越来越多金属形成，宇宙进化到可以支持地球等岩石行星的存在以及生命的繁衍生息。在最新研究中，科学家使用韦布望远镜观测了一个宇宙大爆炸后仅3.5亿年就已经存在的星系，这是迄今科学家探测到的最遥远的星系之一。他们使用韦布的近红外光谱仪，将来自该年轻星系的光分解成一系列颜色。鉴于不同元素会在星系光谱中留下不同的化学“指纹”，科学家由此可确定其化学成分。光谱分析“可靠地”检测到了碳，“初步”检测到了氧和氖。研究人员表示，此前认为宇宙大爆炸后约10亿年碳才开始大量聚集，但他们发现碳形成得更早。这意味着第一批恒星的运行方式可能非常不同。鉴于碳是人类已知生命的基础，生命在宇宙中进化的时间可能比现在认为的早得多。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434477.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434477.htm

天文学家借助韦伯太空望远镜探测到宇宙早期类星体的宿主星系

天文学家借助韦伯太空望远镜探测到宇宙早期类星体的宿主星系最近发表在《自然》（Nature）杂志上的一项研究表明，黑洞的质量接近太阳质量的十亿倍，而宿主星系的质量几乎是太阳质量的一百倍，这一比例与近代宇宙中发现的情况相似。斯巴鲁望远镜和JWST的强大组合为研究遥远的宇宙铺平了一条新的道路。遥远宇宙中存在如此巨大的黑洞，给天体物理学家带来了更多的问题，而不是答案。宇宙如此年轻，这些黑洞怎么可能长得如此巨大？更令人费解的是，对本地宇宙的观测表明，超大质量黑洞的质量与它们所在的更大的星系之间存在着明显的关系。星系和黑洞的大小完全不同，那么是黑洞先出现还是星系先出现呢？这是一个宇宙尺度上的"先有鸡还是先有蛋"的问题。JWSTNIRCam3.6μm拍摄的HSCJ2236+0032图像。放大图像、类星体图像以及减去类星体光线后的宿主星系图像（从左到右）。每幅图像中都标明了以光年为单位的图像比例。图片来源：Ding,Onoue,Silverman,etal.由卡夫利宇宙物理与数学研究所（KavliIPMU）项目研究员丁旭恒和约翰-西尔弗曼教授，以及北京大学卡夫利天文与天体物理研究所（PKU-KIAA）卡夫利天体物理学研究员小野上正夫萨领导的国际研究团队，已经开始利用2021年12月发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）来回答这个问题。研究宇宙早期宿主星系和黑洞之间的关系可以让科学家观察它们的形成过程，了解它们之间的关系。类星体很亮，而它们的宿主星系却很暗，这使得研究人员很难在类星体的强光下探测到星系的暗光，尤其是在很远的距离上。在JWST出现之前，哈勃太空望远镜能够探测到明亮类星体的宿主星系，当时宇宙的年龄还不到30亿年，但已经不再年轻了。美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜将其主镜完全展开，形成在太空中时的构型。图片来源：NASA/ChrisGunnJWST在红外波段的超高灵敏度和超清晰图像终于让研究人员能够将这些研究推向类星体和星系最初形成的时间。就在JWST开始正常运行几个月后，研究小组观测到了两颗类星体，分别是HSCJ2236+0032和HSCJ2255+0251，红移分别为6.40和6.34，当时宇宙的年龄大约为8.6亿年。这两颗类星体是在夏威夷毛纳凯亚山顶的8.2米苏巴鲁望远镜的深度巡天计划中发现的。这两颗类星体的光度相对较低，是测量宿主星系特性的主要目标，宿主星系的成功探测代表了迄今为止在类星体中探测到星光的最早时间。卡弗利IPMU项目研究员丁旭恒、约翰-西尔弗曼（JohnSilverman）教授和卡弗利天文学和天体物理学研究所（PKU-KIAA）卡弗利天体物理学研究员MasafusaOnoue（左起）。图片来源：卡弗里国际天文物理研究所、卡弗里国际天文物理研究所、MasafusaOnoue这两颗类星体的图像是用JWST的NIRCam仪器以3.56和1.50微米的红外波长拍摄的，在仔细建模并减去来自吸积黑洞的眩光后，宿主星系变得清晰可见。在JWST的近红外光谱仪为J2236+0032拍摄的光谱中也可以看到宿主星系的恒星特征，这进一步支持了宿主星系的探测。对宿主星系光度的分析发现，这两个类星体宿主星系的质量很大，分别是太阳质量的1300亿倍和340亿倍。通过近红外光谱仪光谱对类星体附近湍流气体速度的测量表明，为类星体提供能量的黑洞质量也很大，分别是太阳质量的14亿倍和2亿倍。黑洞质量与宿主星系质量之比类似于近期星系的质量，这表明黑洞与其宿主星系之间的关系在宇宙大爆炸后8.6亿年就已经存在了。丁、西尔弗曼、奥努埃和他们的同事将利用计划中的第一周期JWST观测，用更大的样本继续这项研究，这将进一步制约黑洞及其宿主星系共同演化的模型。研究小组最近得知，他们已经获得了JWST在下一个周期的额外时间来研究黑洞及其宿主星系。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381743.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381743.htm

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

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

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

韦伯望远镜观测到年轻但庞大星系　成熟度抵触既有理论

韦伯望远镜观测到年轻但庞大星系成熟度抵触既有理论天文学家透过韦伯太空望远镜，观测到可追溯至宇宙大爆炸后6亿年内形成的6个巨大星系，有关发现可能颠覆目前的宇宙学理论。领导研究的专家说，原先估计观测到的会是微型的婴儿星系，因为在大爆炸后几亿年内、即是宇宙目前年龄3%的时代，大部分星系的规模都较细，随时日过去才逐渐成长，但这6个星系的发展成熟程度，令人震惊，就好像处于快速成长捷径中。专家以人类身处的银河系作比喻，指如果银河系是一名普通成年人，这6个星系就是体重大致与成年人相同，但只得一岁而身高不足7厘米的怪物，与大部分早期星系的模型相抵触，代表科学家需重新思考星系如何形成及演变。2023-02-2317:49:34