詹姆斯·韦伯太空望远镜回顾早期宇宙看到了像我们银河系一样的星系_今日讯

来源：cnBeta 　2023-01-09 07:33:32

来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的新图像首次揭示了具有恒星条带的星系--恒星从星系中心延伸到其外盘的拉长特征--当时宇宙的年龄仅有现在的25%。在宇宙中这么早发现类似于我们银河系的所谓条形星系将产生新的任务，要求天体物理学家完善他们的星系演化理论。

这个模拟显示了恒星条如何形成（左）和恒星条驱动的气体流入（右）。恒星条在星系演化中发挥着重要作用，它将气体输送到星系的中心区域，在那里迅速转化为新的恒星，其速度通常是星系其他区域的10到100倍。条带也通过引导部分气体间接地帮助星系中心的超大质量黑洞成长。资料来源：Francoise Combes，巴黎天文台

(资料图片仅供参考)

在詹姆斯·韦伯太空望远镜升空之前，哈勃太空望远镜的图像从未在如此年轻的时代检测到条形星系。在哈勃图像中，一个名为EGS-23205的星系只不过是一个圆盘状的污点，但在去年夏天拍摄的相应的JWST图像中，它是一个美丽的螺旋星系，有一个清晰的恒星条。

德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学教授Shardha Jogee说："在哈勃数据中几乎看不到的条状物在JWST图像中突然出现，显示了JWST的巨大力量，可以看到星系的基本结构。"她描述了来自宇宙演化早期释放科学调查（CEERS）的数据，由UT Austin教授Steven Finkelstein领导。

JWST以高分辨率和比哈勃更长的红外波长绘制星系图的能力使它能够透过尘埃，揭示出遥远星系的基本结构和质量。这可以从EGS23205星系的这两张图片中看出，它在大约110亿年前的样子。在HST的图像中（左图，用近红外滤镜拍摄），该星系只不过是一个被灰尘遮挡的盘状污点，并受到年轻恒星的强光影响，但在相应的JWST中红外图像中（在去年夏天拍摄），它是一个美丽的螺旋星系，有着清晰的恒星条。资料来源：NASA/CEERS/德克萨斯大学奥斯汀分校

该研究小组发现了另一个有条带的星系，EGS-24268，也来自大约110亿年前，这使得两个有条带的星系的存在时间比以前发现的任何星系都要远。

在一篇被接受发表在《天体物理学杂志通讯》上的文章中，他们强调了这两个星系，并展示了80多亿年前的其他四个条带星系的例子。

领导分析的研究生Yuchen"Kay"Guo说："对于这项研究，我们正在研究一个新的体系，以前没有人使用这种数据或做这种定量分析，所以一切都很新。这就像进入了一个从未有人进入过的森林。"

"条带解决了星系的供应问题，"Jogee说。"就像我们需要把原材料从港口运到制造新产品的内陆工厂一样，条状物有力地把气体输送到中心区域，在那里气体被迅速转化为新的恒星，其速度通常比星系其他地方快10到100倍。"

在这样的早期时代发现条带，从几个方面动摇了星系的演化方案。Jogee说："这次发现的早期条带意味着星系演化模型现在有了一条新的途径，通过条带来加速早期新星的产生。"

而这些早期星条的存在对理论模型提出了挑战，因为它们需要得到正确的星系物理学，以预测正确的星条丰度。该小组将在他们的下一篇论文中测试不同的模型。

JWST图像的蒙太奇，显示了六个条形星系的例子，其中两个代表了迄今为止定量识别和定性的最高回视时间。每张图左上方的标签显示了每个星系的回望时间，从84亿年前到110亿年前（Gyr）不等，当时宇宙的年龄只有现在的40%到20%。资料来源：NASA/CEERS/德州大学奥斯汀分校

JWST能够比哈勃更好地揭开遥远星系的结构，原因有二。首先，它更大的镜子赋予它更多的集光能力，使它能够看得更远，分辨率更高。其次，它可以更好地看穿尘埃，因为它观察的红外波长比哈勃更长。

本科生Eden Wise和Zilei Chen在研究中发挥了关键作用，他们目测了数百个星系，寻找那些看起来有条带的星系，这有助于将名单缩小到几十个，供其他研究人员用更深入的数学方法进行分析。

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