使用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)(NIRCam)確認(rèn)了有史以來(lái)第二和第四遙遠(yuǎn)的星系(揭開z-13和z-12)。這些星系位于潘多拉星團(tuán)(Abell 2744)中，斯韋這里顯示的伯太海口外圍（海口外圍女）外圍上門(電話微信189-4469-7302）一二線城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源是近紅外波長(zhǎng)的光，這些光被轉(zhuǎn)換成可見光顏色。空望主星團(tuán)圖像的遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)比例以角秒為單位，這是發(fā)現(xiàn)天空中角度距離的度量。黑白圖像上的第遙圓圈顯示了JWST號(hào)上NIRCam-F277W濾光波段中的星系，表明孔徑大小為0.32弧秒。星系鳴謝:uux.cn/集群圖像:美國(guó)國(guó)家航空航天局，詹姆揭開(貝贊森等人，斯韋:10.48550/arXiv.2212.04026)插圖:美國(guó)國(guó)家航空航天局，伯太揭開(王等人，空望2023)作曲:達(dá)尼·贊巴/賓夕法尼亞州立大學(xué)
（神秘的遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)地球uux.cn）據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)：利用美國(guó)國(guó)家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)的數(shù)據(jù)，在一個(gè)被稱為潘多拉星團(tuán)或Abell 2744的發(fā)現(xiàn)空間區(qū)域發(fā)現(xiàn)了有史以來(lái)第二和第四遙遠(yuǎn)的星系。
由賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的第遙國(guó)際團(tuán)隊(duì)對(duì)該地區(qū)的深場(chǎng)圖像進(jìn)行了跟蹤，確認(rèn)了這些古老星系的距離，并使用來(lái)自JWST的海口外圍（海口外圍女）外圍上門(電話微信189-4469-7302）一二線城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源新光譜數(shù)據(jù)(關(guān)于電磁波譜中發(fā)出的光的信息)推斷了它們的屬性。這些難以置信的遙遠(yuǎn)星系距離我們將近330億光年，讓我們得以了解最早的星系可能是如何形成的。
根據(jù)研究人員的說(shuō)法，與在這個(gè)距離上確認(rèn)的在圖像中顯示為紅點(diǎn)的其他星系不同，新星系更大，看起來(lái)像花生和絨毛球。一篇描述這些星系的論文發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
“我們對(duì)早期宇宙知之甚少，了解那個(gè)時(shí)期并測(cè)試我們?cè)缙谛窍敌纬珊驮鲩L(zhǎng)理論的唯一方法是通過(guò)這些非常遙遠(yuǎn)的星系，”第一作者王冰潔說(shuō)，他是賓夕法尼亞州立大學(xué)埃伯利科學(xué)學(xué)院的博士后學(xué)者，也是進(jìn)行這項(xiàng)研究的JWST發(fā)現(xiàn)(超深NIRSpec和NIRCam觀察，在再電離時(shí)代之前)團(tuán)隊(duì)的成員。
“在我們分析之前，我們只知道有三個(gè)星系被證實(shí)在這個(gè)極端距離左右。研究這些新星系及其屬性揭示了早期宇宙中星系的多樣性，以及從中可以學(xué)到多少東西。”
因?yàn)閬?lái)自這些星系的光必須傳播很長(zhǎng)時(shí)間才能到達(dá)地球，所以它提供了一個(gè)了解過(guò)去的窗口。研究小組估計(jì)，JWST探測(cè)到的光是這兩個(gè)星系在宇宙大約3.3億歲時(shí)發(fā)出的，行進(jìn)了大約134億光年到達(dá)JWST。但是，研究人員說(shuō)，由于這段時(shí)間宇宙的膨脹，這些星系目前距離地球接近330億光年。
賓夕法尼亞州立大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)助理教授Joel Leja說(shuō):“這些星系發(fā)出的光是古老的，大約比地球古老三倍。”“這些早期星系就像燈塔，光線穿過(guò)構(gòu)成早期宇宙的非常稀薄的氫氣。只有通過(guò)它們的光，我們才能開始理解宇宙黎明附近統(tǒng)治銀河系的奇異物理。”
值得注意的是，這兩個(gè)星系比之前位于這些極端距離的三個(gè)星系要大得多。其中一顆至少大六倍，直徑約2000光年。相比之下，銀河系大約有100，000光年寬，但是，王說(shuō)，早期宇宙被認(rèn)為是非常壓縮的，所以銀河系如此之大令人驚訝。
“以前在這些距離發(fā)現(xiàn)的星系是點(diǎn)源——它們?cè)谖覀兊膱D像中顯示為一個(gè)點(diǎn)，”王說(shuō)。
“但我們的一個(gè)看起來(lái)細(xì)長(zhǎng)，幾乎像一顆花生，另一個(gè)看起來(lái)像一個(gè)毛茸茸的球。目前還不清楚大小的差異是由于恒星是如何形成的，還是它們形成后發(fā)生了什么，但星系屬性的多樣性真的很有趣。這些早期星系預(yù)計(jì)由相似的材料形成，但它們已經(jīng)顯示出彼此非常不同的跡象。”
這兩個(gè)星系是JWST在2022年拍攝的首批深場(chǎng)圖像中探測(cè)到的潘多拉星團(tuán)中的6萬(wàn)個(gè)光源之一，這是科學(xué)運(yùn)作的第一年。選擇這個(gè)空間區(qū)域的部分原因是因?yàn)樗挥趲讉€(gè)星系團(tuán)的后面，這些星系團(tuán)產(chǎn)生了一種被稱為引力透鏡的自然放大效應(yīng)。
星團(tuán)組合質(zhì)量的引力扭曲了它周圍的空間，聚焦并放大了任何經(jīng)過(guò)附近的光線，并提供了星團(tuán)后面的放大視圖。
在幾個(gè)月的時(shí)間里，UNCOVER團(tuán)隊(duì)將60，000個(gè)光源縮小到700個(gè)候選光源，供后續(xù)研究使用，其中8個(gè)他們認(rèn)為可能是第一批星系。然后，JWST再次指向潘多拉星團(tuán)，記錄下候選者的光譜——一種詳細(xì)記錄每個(gè)波長(zhǎng)發(fā)出的光量的指紋。
“幾個(gè)不同的團(tuán)隊(duì)正在使用不同的方法尋找這些古老的星系，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都有自己的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，”Leja說(shuō)。
“我們?cè)谔罩兄赶蜻@個(gè)巨大的放大鏡的事實(shí)給了我們一個(gè)難以置信的深窗口，但它是一個(gè)非常小的窗口，所以我們?cè)跀S骰子。有幾個(gè)候選者是不確定的，至少有一個(gè)是認(rèn)錯(cuò)了人——它更接近于一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系。但是我們很幸運(yùn)，其中兩個(gè)就是這些古老的星系。太不可思議了。”
研究人員還使用詳細(xì)的模型來(lái)推斷這些早期星系發(fā)射JWST探測(cè)到的光時(shí)的屬性。正如研究人員所預(yù)料的那樣，這兩個(gè)星系很年輕，其成分中幾乎沒(méi)有金屬，并且正在快速生長(zhǎng)并積極形成恒星。
“最初的元素是通過(guò)聚變過(guò)程在早期恒星的核心中鍛造出來(lái)的，”萊賈說(shuō)。“這些早期星系沒(méi)有像金屬這樣的重元素是有道理的，因?yàn)樗鼈兪鞘着圃爝@些重元素的工廠之一。當(dāng)然，它們必須年輕并正在形成恒星，才能成為第一個(gè)星系，但確認(rèn)這些屬性是對(duì)我們模型的重要基礎(chǔ)測(cè)試，有助于確認(rèn)大爆炸理論的整個(gè)范式。”
研究人員指出，除了引力透鏡，JWST強(qiáng)大的紅外儀器應(yīng)該能夠探測(cè)到更遠(yuǎn)的星系，如果它們存在的話。
“我們?cè)谶@個(gè)區(qū)域有一個(gè)非常小的窗口，我們沒(méi)有觀察到這兩個(gè)星系以外的任何東西，盡管JWST有這個(gè)能力，”Leja說(shuō)。“這可能意味著在那段時(shí)間之前星系并沒(méi)有形成，我們不會(huì)在更遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)任何東西。或者這可能意味著我們的小窗口不夠幸運(yùn)。”
這項(xiàng)工作是提交給美國(guó)國(guó)家航空航天局的一項(xiàng)成功提案的結(jié)果，該提案建議如何在第一年的科學(xué)運(yùn)作中使用JWST。在前三個(gè)周期的提交中，美國(guó)宇航局收到的建議比望遠(yuǎn)鏡上可用的觀測(cè)時(shí)間多了4到10倍，不得不選擇其中的一小部分。
“當(dāng)我們的提議被接受時(shí)，我們的團(tuán)隊(duì)非常興奮，也有點(diǎn)驚訝，”Leja說(shuō)。“這涉及到協(xié)調(diào)、人類的快速行動(dòng)以及望遠(yuǎn)鏡兩次指向同一個(gè)物體，這對(duì)第一年使用的望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)是很高的要求。壓力很大，因?yàn)槲覀冎挥袔讉€(gè)月的時(shí)間來(lái)確定跟進(jìn)的對(duì)象。但是JWST是為了發(fā)現(xiàn)第一批星系而建造的，現(xiàn)在做這件事是如此令人興奮。”
除了賓夕法尼亞州立大學(xué)，該團(tuán)隊(duì)還包括來(lái)自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校、澳大利亞Swinburne技術(shù)大學(xué)、以色列內(nèi)蓋夫本古里安大學(xué)、耶魯大學(xué)、匹茲堡大學(xué)、法國(guó)索邦大學(xué)、丹麥哥本哈根大學(xué)、瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)、麻省大學(xué)、荷蘭格羅寧根大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、日本早稻田大學(xué)、塔夫茨大學(xué)和國(guó)家光學(xué)-紅外天文學(xué)研究(NOIR)實(shí)驗(yàn)室的研究人員。
作者:時(shí)尚
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