作者:许悦 来源:中国科学报 发布时间:2023/7/3 15:03:34
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韦布空间望远镜带来6个遥远星系新大片

 

詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)带来了新的宇宙大片。

近期,研究人员公布了JWST先进深场河外巡天(JADES)计划的部分观测结果,确定了一些有史以来人们观测到的最早的星系。它们诞生在宇宙大爆炸后的6.5亿年内。这些让天文学家赞叹不已的发现表明,恒星和星系的形成与演化比任何人想象的都早得多。

在JADES计划中,JWST观测了天炉座所在的星空,发现了有史以来人们观测到的最遥远的星系。

事实上,早在2004年哈勃空间望远镜就对这片深空进行了为期11天的观测,发现了数千个星系。但与哈勃不同的是,JWST主要在红外波长下工作,这使得它非常适合观测极远的星系,因为当宇宙膨胀时,这些星系的光会被拉伸,使其看起来更红。

天文学家通过红移来测量这些星系与我们的距离,红移越高,离得就越远。目前JADES计划已经确认了717个红移可能大于8的星系。天文学可以借此了解宇宙早期情况。其中,JWST于2022年底发现的名为JADES-GS-z13-0的星系红移为13.2,这意味着它看起来就像宇宙大爆炸后3.2亿年时的样子,是目前已知宇宙中最遥远天体纪录保持者。

尽管只有几百光年宽,但JADES-GS-z13-0正在以媲美银河系的速度产出新恒星。这表明早期星系是恒星形成的温床。

而一个比JADES-GS-z13-0晚产生约3亿年的巨大球状星系则提示科学家宇宙从诞生之初就是动态的。

JWST还发现了形状像狗骨头的天体,目前推测其红移为11.3,看起来像是大爆炸4亿年后的样子。

这个“发光狗骨头”似乎是两个正在聚集并结合的较小星系。这意味着,到宇宙大爆炸后4亿年,恒星已经出现并组成了星系,其中两个星系甚至已经聚集在一起。科学家们没有想到宇宙中早期就有这么多星系活动了。

此外,JWST观测了由哈勃望首次发现的名为GN-z11的星系。从JWST视角看,它像是一个极其紧凑明亮的球体,且在星系边缘有异常的原始氦气袋,表明这个星系包含了宇宙中最早形成的一批恒星。如果这一推测为真,科学家将实现探测宇宙最早一批恒星的梦想。

在公布的发现中,还有一个外围形成的恒星比中心形成的恒星多的星系。它诞生于宇宙大爆炸后约7亿年,先在紧凑的中心形成了和现在大星系一样多的恒星。然后转战外围区域制造恒星,而这一阶段正是现在科学家们经常观测到的。

“这是我们第一次能够量化宇宙在早期阶段是由内而外增长的。这令人惊讶,因为理论表明的与此相反。”英国剑桥大学天体物理学家Sandro Taccella说。

最后值得一提的发现是获得“宇宙玫瑰”称号的花朵状的红色星系。但组成玫瑰星系的天体间可能没有物理联系,因为它们距离不同,红移范围在2.5到3.9之间。

但这些数值表明它们处于“宇宙正午”的中心。所谓“宇宙正午”是宇宙大爆炸后约30亿年的一个时期,恒星的形成处于峰值。那个阶段星系形成恒星的速度飞快,产生了当今宇宙中已知的大多数恒星。

 
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