天文学家用韦伯望远镜揭开宇宙最古老低质量星系的秘密

天文学家用韦伯望远镜揭开宇宙最古老低质量星系的秘密罗格斯大学的天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜研究了沃尔夫-伦德马克-梅洛特星系，揭开了宇宙早期恒星形成的历史。他们的发现为星系如何演化以及温度在恒星形成中的作用提供了新的见解。资料来源：美国国家航空航天局面向宇宙的“考古发掘”艺术与科学学院物理与天文学系助理教授克里斯汀-麦奎恩（KristenMcQuinn）说："通过如此深入的观察和如此清晰的观察，我们已经能够有效地回到过去，基本上是在进行一种考古挖掘，寻找宇宙历史早期形成的低质量恒星。"她领导的这项研究发表在《天体物理学报》。McQuinn认为，罗格斯大学高级研究计算办公室管理的Amarel高性能计算集群使研究小组能够计算银河系的恒星发展史。这项研究的一个方面是将一次大规模计算重复600次。她补充说，这项重大计算工作还有助于确认望远镜校准和数据处理程序，这将使更广泛的科学界受益。WLM星系部分区域的两幅景象，一幅由美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄（左），另一幅由詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄。图片来源：Science：NASA,ESA,CSA,IPAC,KristenMcQuinn(RU),ImageProcessing：ZoltG.Levay（STScI），AlyssaPagan（STScI）低质量星系的重要性麦奎恩对所谓的"低质量"星系特别感兴趣。因为它们被认为是早期宇宙的主宰，研究人员可以利用它们来研究恒星的形成、化学元素的演化以及恒星形成对星系气体和结构的影响。它们很微弱，分布在天空中，构成了本地宇宙中的大多数星系。像韦伯望远镜这样先进的望远镜让科学家们能够近距离观察它们。WLM是德国天文学家马克斯-沃尔夫（MaxWolf）于1909年发现的一个"不规则"星系，这意味着它不具有明显的形状，如螺旋形或椭圆形，瑞典天文学家克努特-伦德马克（KnutLundmark）和英国天文学家菲力伯特-雅克-梅洛特（PhilibertJacquesMelotte）于1926年对它进行了更详细的描述。它位于本星系群的外围，本星系群是一个哑铃状的星系群，其中包括银河系。麦奎因指出，由于位于本星系群的边缘，WLM免受了与其他星系交融的破坏，使其恒星群处于原始状态，有利于研究。天文学家之所以对WLM感兴趣，还因为它是一个充满活力的复杂星系，拥有大量气体，能够积极地形成恒星。WLM银河系中的恒星形成为了了解银河系恒星形成的历史--即恒星在宇宙不同时期的诞生速度，麦奎恩和她的团队利用这架望远镜煞费苦心地将包含成千上万颗恒星的天空区域归零。为了确定恒星的年龄，他们测量了恒星的颜色（代表温度）和亮度。麦奎因说："我们可以利用我们对恒星演化的了解，以及这些颜色和亮度所表明的情况，基本上确定星系恒星的年龄。"研究人员随后对不同年龄的恒星进行了计数，并绘制出了宇宙历史上恒星的诞生率。以这种方式对恒星进行编目向研究人员表明，随着时间的推移，WLM产生恒星的能力在起伏。研究小组的观测结果证实了科学家们早些时候利用哈勃太空望远镜所做的评估，这些观测结果表明，在宇宙历史的早期，该星系曾在30亿年的时间里产生过恒星。它停顿了一段时间，然后又重新点燃。她相信这种停顿是由早期宇宙的特定条件造成的："那时的宇宙真的很热。我们认为，宇宙的温度最终加热了这个星系中的气体，使恒星的形成一度停止。冷却期持续了几十亿年，然后恒星形成再次开始。"这项研究是美国国家航空航天局"早期发布计划"的一部分，该计划指定科学家与太空望远镜科学研究所合作开展研究，旨在突出韦伯的能力，帮助天文学家为未来的观测做好准备。美国国家航空航天局于2021年12月发射了韦伯望远镜。这个大型镜面仪器在距离地球一百万英里的地方围绕太阳运行。科学家们争先恐后地在望远镜上研究一系列课题，包括早期宇宙的状况、太阳系的历史以及系外行星的搜寻。麦奎因说："这项计划将产生许多尚未完成的科学成果。"相关文章:韦伯望远镜在极端恒星环境中发现生命的前身：水和简单的有机分子...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422060.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422060.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·韦伯望远镜正在帮助天文学家回答关于早期宇宙的问题

詹姆斯·韦伯望远镜正在帮助天文学家回答关于早期宇宙的问题据BGR报道，人们对早期宇宙仍有很多疑问。诸如，大爆炸之后是什么样子的？星系是如何或为什么会出现的？第一颗恒星是什么？什么星球最先形成，它是如何形成的？甚至还有关于地球如何形成和月球起源的问题。尽管这样，人们对早期宇宙的实际了解还是很有限。但是詹姆斯·韦伯正在改变这种状况。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331147.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331147.htm

天文学家借助韦伯望远镜探寻太空中神秘的远处光线的来源

天文学家借助韦伯望远镜探寻太空中神秘的远处光线的来源发现这道光的研究人员在《天体物理学杂志通讯》上发表了一篇关于它的论文。在那篇论文中，他们详细介绍了韦伯是如何在太空中发现这道神秘的光线的，它隐藏在厚厚的尘埃云后面，用其他望远镜是无法看透的。这道光让科学家们争先恐后地确定其来源，它是从两个正在合并成为一个的星系中发出的。合并中的光的来源还不清楚，但科学家们说，知道这道神秘的光在太空中的位置可能有助于解决这个难题。星系合并并不罕见，事实上，我们自己的银河系预计将在遥远的未来某个时候与邻近的仙女座星系合并，而且过去也曾与其他星系合并过。但是找到这种神秘的光的来源并不像在太空中识别这些合并那样容易。相反，科学家们必须更深入地研究宇宙尘埃，这些尘埃一直将这种光从哈勃等望远镜中隐藏起来，因为这种神秘的光的来源实际上是超过了在合并星系内发现的其他一切。不过，到目前为止，科学家们已经发现，这种神秘的光的来源占了目前合并星系所发出的中红外光的70%左右。此外，这些星系在该区域内共延伸了约65000光年，而光源的半径只有570光年。因此，神秘之光的来源可能只是一个黑洞或一个随机的星体。接下来目标是利用詹姆斯-韦伯来更深入地调查这道神秘的光线。而且，由于该光源似乎在合并星系的主要部分之外，科学家们有兴趣了解它是如何在那里结束的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343533.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343533.htm

天文学家利用韦伯望远镜识别宇宙网最早的线缕

天文学家利用韦伯望远镜识别宇宙网最早的线缕研究小组认为，这个丝状结构最终将演变成一个巨大的星系团，就像"附近"宇宙中著名的红缨星系团一样。研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》（TheAstrophysicalJournalLetters）上的两篇论文中。"这是人们发现的最早的与遥远类星体相关的丝状结构之一，"亚利桑那大学斯图尔特天文台助理研究教授、第一篇论文的第一作者王飞说。王还说，这是第一次在宇宙中如此早期的时间观测到这种结构，而且是三维细节观测。这幅由韦伯近红外相机（Webb'sNIRCam）拍摄的深层星系景象显示了10个遥远星系的排列，这些星系由八个白色圆圈标记，呈对角线状。(这个长达300万光年的丝状结构由一个非常遥远、非常明亮的类星体支撑着--类星体的核心是一个活跃的超大质量黑洞。这颗类星体名为J0305-3150，位于图像右侧三个圆圈的中间。它的亮度超过了它的宿主星系。这10个被标记的星系在宇宙大爆炸后仅存在了8.3亿年。研究小组相信，这个丝状星系最终会演化成一个巨大的星系团。图片来源：NASA、ESA、CSA、FeigeWang（亚利桑那大学），图像处理：约瑟夫-德帕斯卡尔（STScI）星系并不是随意散布在宇宙中的。它们不仅聚集成星团和星块，还形成了巨大的相互连接的丝状结构，中间被巨大的荒芜空洞隔开。这张"宇宙网"一开始很脆弱，随着时间的推移，引力将物质聚集在一起，变得越来越清晰。星系嵌在暗物质的巨大"海洋"中，暗物质和常规物质聚集在局部区域，密度高于周围环境。斯图瓦德大学天文学教授范晓晖（XiaohuiFan）解释说，星系就像海洋中的波峰一样，骑在被称为"细丝"的连续暗物质串上。新发现的暗物质丝标志着在宇宙年龄仅为现在的6%时首次观测到这种结构，原本他们预计会发现一些东西，但没想到会是这么长、这么明显的细结构。这一发现是ASPIRE项目的一部分，该项目是一项大型国际合作项目，由亚利桑那大学的研究人员领导，王是该项目的主要研究人员。ASPIRE是ASPectroscopicsurveyofbiasedhalosIntheReionizationEra的缩写，其主要目标是研究最早黑洞的宇宙环境。该计划将观测25个存在于宇宙大爆炸后最初10亿年内的类星体，这一时期被称为"宇宙再电离时代"。130多亿年前，在重离子时代，宇宙是一个非常不同的地方。星系之间的气体在很大程度上对高能光不透明，因此很难观测到年轻的星系。是什么让宇宙变得完全电离或透明，最终导致在今天的大部分宇宙中探测到"清晰"的条件呢？詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）将深入太空，收集更多关于重离子时代存在的天体的信息，帮助我们了解宇宙历史上的这一重大转变。图片来源：NASA、ESA和J.Kang（STScI）"团队成员、加州大学圣巴巴拉分校的约瑟夫-亨纳维（JosephHennawi）说："过去二十年的宇宙学研究让我们对宇宙网的形成和演化有了深入的了解。"ASPIRE旨在了解如何将最早的大质量黑洞的出现嵌入到我们当前的宇宙结构形成故事中"。研究的另一部分是调查年轻宇宙中八颗类星体的特性。研究小组证实，这些类星体的中心黑洞在宇宙大爆炸后不到10亿年就已存在，其质量从6亿倍到20亿倍太阳质量不等。天文学家仍在继续寻找证据，以解释这些黑洞为何能如此迅速地变大。要在如此短的时间内形成这些超大质量黑洞，必须满足两个标准。王解释说："首先，你需要从一个巨大的'种子'黑洞开始生长。第二，即使这颗种子一开始的质量相当于一千个太阳，它也需要在相对较短的时间内以最大可能的速度吸积一百万倍以上的物质，因为我们的观测是在它还非常年轻的时候捕捉到它的。"类星体--如图所示，是宇宙中最亮的天体。类星体的超大质量黑洞在吞噬周围环境的质量时释放出的能量被广泛认为是限制大质量星系生长的主要驱动力。资料来源：STScI"这些史无前例的观测为我们提供了关于黑洞如何形成的重要线索。我们了解到，这些黑洞位于大质量年轻星系中，这些星系为黑洞的生长提供了燃料库，"斯图瓦德大学助理研究教授杨金义说，他领导着ASPIRE对黑洞的研究，也是第二篇论文的第一作者。詹姆斯-韦伯太空望远镜还提供了迄今为止最好的证据，证明早期超大质量黑洞如何潜在地调节其星系中恒星的形成。超大质量黑洞在吸积物质的同时，也会产生巨大的物质外流。这些"风"的范围可以远远超出黑洞本身，达到银河系的规模，并对恒星的形成产生重大影响。恒星是在气体和尘埃坍缩成密度越来越大的云团时形成的，这就要求气体非常寒冷。杨解释说，来自黑洞的强风释放出大量能量，会对这一过程造成破坏，从而抑制宿主星系中恒星的形成。"这种风已经在附近的宇宙中观测到过，但在宇宙的早期，即重子化纪元，还从未被直接观测到过。风的规模与类星体的结构有关。在韦伯望远镜的观测中，我们看到这种风延伸至整个星系，影响着星系的演化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372027.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372027.htm

韦伯望远镜捕捉到潘多拉星团 让天文学家们感到"震惊"

韦伯望远镜捕捉到潘多拉星团让天文学家们感到"震惊"潘多拉星系团已经是一个宇宙的超级明星，因为引力透镜，这种现象使天文学家能够像一个巨大的放大镜一样使用一个星系团来观察它后面更遥远的物体。这张新图片来自韦伯的红外视觉，美国宇航局估计视图中有5万个红外光源，包括许多因透镜效应而变得可见的遥远的星系。在黑色背景上的一个拥挤的星系场，有一颗大恒星在图像的右边占主导地位。三个区域集中了较大的白色雾状物，分别位于单颗恒星的左侧、右下方和右上方。在这些区域之间散布着许多较小的光源；有些也有朦胧的白色光芒，而其他许多则是红色或橙色。韦伯对潘多拉星团的深场观测显示了多层物体，从前景恒星到被放大的远处星系，它们被扭曲成弧形。"匹兹堡大学的天文学家RachelBezanson在周三的NASA声明中说："当潘多拉星团的图像第一次从韦伯传来时，说实话，我们有点被震撼了。前景星团中有这么多的细节，还有这么多遥远的凝聚星系，我发现自己在图像中迷失了。韦伯的能力超过了我们的预期。"神奇之处在于层次，这是一张可放大的图像，一些遥远的星系看起来像小的光弧。星系团的'透镜'是如此巨大，以至于它扭曲了空间结构本身，足以让来自遥远的星系的光线通过这个扭曲的空间，也呈现出扭曲的外观。韦伯用它的近红外相机（NIRCam）花了大约30个小时的观测时间来捕捉图像的数据。这是对一个引人入胜的空间区域的初步了解。天文学家将进行后续观测，以了解更多关于一些光束星系的情况，使科学家们能够窥视早期宇宙的一部分。潘多拉星系团的图像证明了韦伯的多面性。我们已经从该望远镜中看到了一些辉煌的星系特写和星云魅力照片，但是这个视图被称为"深场"，这意味着它正在凝视太空深处，以看到遥远的、微弱的天体。韦伯是美国航天局、欧洲航天局和加拿大航天局的一个联合项目。斯威本科技大学的天文学家IvoLabbe说："我对这幅图像的第一反应是它太漂亮了，它看起来像一个星系形成的模拟。"我们不得不提醒自己，这是真实的数据，我们现在是在天文学的一个新时代工作。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1344617.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1344617.htm