<p>掃描美國(guó)宇航局詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 (JWST) 拍攝的著名早期星系的第一張圖像時(shí)，康奈爾大學(xué)的天文學(xué)家很感興趣地在其外緣附近看到了一團(tuán)光。</p> <p><br />他們最初的焦點(diǎn)，也是紅外天文臺(tái)的目標(biāo)，是 SPT0418-47，它是早期宇宙中最亮的塵埃星系之一，它遙遠(yuǎn)的光線被前景星系的引力彎曲并放大成一個(gè)圓圈，稱為愛(ài)因斯坦環(huán)。</p> <p><br />但是，深入研究去年秋天發(fā)布的早期 JWST 數(shù)據(jù)，我們得到了一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)：一個(gè)伴星系以前隱藏在前景星系的光之后，令人驚訝的是，這個(gè)伴星系似乎已經(jīng)容納了多代恒星，盡管它很年輕，估計(jì)只有 1.4 顆恒星。</p> <p><br />&ldquo;我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)星系的化學(xué)成分非常豐富，這是我們沒(méi)有人預(yù)料到的，&rdquo;負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析的天文學(xué)博士生彭博說(shuō)。&ldquo;JWST 改變了我們看待這個(gè)系統(tǒng)的方式，并開(kāi)辟了新的場(chǎng)所來(lái)研究恒星和星系在早期宇宙中是如何形成的。&rdquo;</p> <p><br />Peng 是&ldquo;在 JWST 早期發(fā)布科學(xué)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)塵埃、化學(xué)成熟的 z~4 Starburst 星系伴星&rdquo;的主要作者，該論文于 2 月 17 日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上，八位合著者是現(xiàn)任或前任成員文理學(xué)院天文系主任。</p> <p><br />智利的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列 (ALMA) 捕獲的同一個(gè)愛(ài)因斯坦環(huán)的早期圖像包含由 JSWT 清楚地分辨出的伴星的跡象，但它們只能被解釋為隨機(jī)噪聲，Amit Vishwas博士說(shuō).D.&nbsp;'19，康奈爾天體物理學(xué)和行星科學(xué)中心 (CCAPS)的助理研究員，也是該論文的第二作者。</p> <p><br />通過(guò)研究 JWST NIRSpec 儀器圖像每個(gè)像素中嵌入的光譜數(shù)據(jù)，Peng 確定了環(huán)內(nèi)的第二個(gè)新光源。他確定這兩個(gè)新來(lái)源是一個(gè)新星系的圖像，該星系被負(fù)責(zé)創(chuàng)建環(huán)的同一個(gè)前景星系引力透鏡化，盡管它們要暗 8 到 16 倍&mdash;&mdash;這證明了 JWST 紅外視覺(jué)的力量。</p> <p><br />對(duì)光的化學(xué)成分的進(jìn)一步分析證實(shí)，來(lái)自氫、氮和硫原子的強(qiáng)發(fā)射線顯示出類似的紅移&mdash;&mdash;衡量一個(gè)星系隨著距離越來(lái)越遠(yuǎn)，有多少光延伸到更長(zhǎng)、更紅的波長(zhǎng)。這使得這兩個(gè)星系與地球的距離大致相同&mdash;&mdash;計(jì)算為大約 4.2 的紅移，或宇宙年齡的 10% 左右&mdash;&mdash;并且在同一鄰域內(nèi)。</p> <p><br />為了驗(yàn)證他們的發(fā)現(xiàn)，研究人員回到了早期的 ALMA 觀察。他們發(fā)現(xiàn)電離碳的發(fā)射線與 JWST 觀察到的紅移非常匹配。<br />&ldquo;這真的很明確，&rdquo;Vishwas 說(shuō)。&ldquo;因?yàn)槲覀冇袔讞l發(fā)射線移動(dòng)了完全相同的量，所以毫無(wú)疑問(wèn)這個(gè)新星系就是我們認(rèn)為的地方。&rdquo;</p> <p><br />研究小組估計(jì)，他們標(biāo)記為 SPT0418-SE 的伴星系與環(huán)的距離在 5 千秒差距以內(nèi)。（麥哲倫星云是銀河系的衛(wèi)星，距離我們大約 50 千秒差距。）這種接近表明星系必然會(huì)相互作用，甚至可能會(huì)合并，這一觀察有助于了解早期星系可能如何演化成較大的。</p> <p><br />與早期宇宙中的星系相比，這兩個(gè)星系的質(zhì)量適中，&ldquo;SE&rdquo;相對(duì)較小且塵埃較少，使其看起來(lái)比被塵埃極度遮蔽的環(huán)更藍(lán)。根據(jù)具有相似顏色的附近星系的圖像，研究人員認(rèn)為它們可能存在于&ldquo;一個(gè)巨大的暗物質(zhì)暈中，其鄰居尚未被發(fā)現(xiàn)。&rdquo;</p> <p><br />考慮到這些星系的年齡和質(zhì)量，最令人驚訝的是它們的成熟金屬量&mdash;&mdash;比氦和氫重的元素?cái)?shù)量，如碳、氧和氮&mdash;&mdash;團(tuán)隊(duì)估計(jì)它們與我們的太陽(yáng)相似。太陽(yáng)大約有 40 億年的歷史，它的大部分金屬都是從前幾代恒星那里繼承下來(lái)的，大約有 80 億年的時(shí)間形成，與此相比，我們?cè)谟钪孢€不到 15 億年的時(shí)候觀察這些星系歲。</p> <p><br />&ldquo;我們看到至少幾代恒星在宇宙存在的第一個(gè)十億年內(nèi)生存和死亡的殘余物，這不是我們通?？吹降?，&rdquo;Vishwas 說(shuō)。&ldquo;我們推測(cè)在這些星系中形成恒星的過(guò)程一定非常有效并且在宇宙中很早就開(kāi)始了，特別是為了解釋測(cè)得的氮相對(duì)于氧的豐度，因?yàn)檫@個(gè)比率是衡量恒星代數(shù)的可靠指標(biāo)活過(guò)也死過(guò)。&rdquo;</p> <p><br />研究人員已經(jīng)提交了一份關(guān)于 JWST 觀測(cè)時(shí)間的提案，以繼續(xù)研究環(huán)及其伴星，并協(xié)調(diào)光學(xué)和遠(yuǎn)紅外光譜之間觀察到的潛在差異。</p> <p><br />&ldquo;我們?nèi)栽谘芯窟@個(gè)星系，&rdquo;彭說(shuō)。&ldquo;這些數(shù)據(jù)還有更多值得探索的地方。&rdquo;</p> <p><br />該團(tuán)隊(duì)感謝早期發(fā)布的科學(xué)計(jì)劃，該計(jì)劃使公眾可以立即獲得 JWST 數(shù)據(jù)，該計(jì)劃稱為模板：瞄準(zhǔn)極度放大的全色透鏡弧及其延伸的恒星形成，該計(jì)劃由天文臺(tái)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目科學(xué)家 NASA 天體物理學(xué)家 Jane Rigby 領(lǐng)導(dǎo)。</p> <p><br />除了 Peng 和 Vishwas，該研究的合著者還有CCAPS 的研究員Thomas Nikola ；戈登斯泰西博士&nbsp;'85，天文學(xué)教授；博士生Catie Ball和Christopher Rooney；和Henrik Spoon，CCAPS 的訪問(wèn)科學(xué)家和康奈爾大學(xué)圖書館克拉克物理科學(xué)圖書館的物理、天文學(xué)和數(shù)學(xué)圖書管理員；&nbsp;來(lái)自威諾納州立大學(xué)的 Carl Ferkinhoff 博士&nbsp;'14，物理學(xué)副教授和 Cody Lamarche，博士&nbsp;'19，物理學(xué)兼職教授。</p> <p><br />該研究得到了國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>