JWST 探測(cè)到迄今為止最遙遠(yuǎn)的星系，大爆炸后 2.8 億年

JWST 又一次做到了。強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)揭示了明亮星系的存在，距離Big Bang.

現(xiàn)在，它被感應(yīng)到來(lái)自大爆炸后僅 2.8 億年的星系的光，這是迄今為止檢測(cè)到的最遙遠(yuǎn)的星系。

在 JWST 之前，我們沒(méi)有具有足夠大鏡子的紅外望遠(yuǎn)鏡來(lái)探測(cè)來(lái)自早期星系的光。

哈勃望遠(yuǎn)鏡可以看到近紅外光，但只有一個(gè) 2.4 米的鏡子。它在宇宙的 5 億年中只找到了一個(gè)星系。斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)專(zhuān)用的紅外望遠(yuǎn)鏡，但它只有一個(gè) 85 厘米的鏡子。

JWST 不僅有一個(gè)更大的鏡子，而且探測(cè)器技術(shù)已經(jīng)取得了如此大的進(jìn)步，以至于遮蔽早期宇宙的面紗一次被掀開(kāi)一個(gè)古老的星系。

JWST 的主要科學(xué)主題之一是星系的組裝。我們需要看到宇宙中最早的星系，才能了解它們是如何形成和演化的。在開(kāi)始觀測(cè)的幾周內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了大量紅移大于 > 的明亮星系

“這個(gè)出乎意料的種群使社區(qū)興奮不已，并提出了關(guān)于前 ≈500 邁爾斯星系形成的基本問(wèn)題，”一篇新論文的作者寫(xiě)道。

JWST 一直在推遲我們的觀測(cè)視界，而這次最新的探測(cè)表明它可能還沒(méi)有達(dá)到極限。

這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的星系被命名為 MoM-z14，它來(lái)自 Mirage 或 Miracle 巡天。這種光譜巡天旨在確認(rèn)高紅移候選星系，z14 指的是星系的紅移。這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝，因?yàn)樘煳膶W(xué)家預(yù)計(jì)在如此高的紅移下會(huì)發(fā)現(xiàn)很少的星系。

這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在一篇題為”宇宙奇跡：一個(gè)非常明亮的星系z_規(guī)范= 14.44 與 JWST 確認(rèn)。“ 該研究的主要作者是麻省理工學(xué)院卡弗里天體物理學(xué)和空間研究所的羅漢·奈杜（Rohan Naidu）。論文已提交給打開(kāi) Journal of Astrophysics可在 arXiv.org 購(gòu)買(mǎi)。

作者寫(xiě)道：“JWST 在令人驚訝的早期時(shí)代 z > 10 揭示了驚人的明亮星系群，預(yù)計(jì)很少有這樣的來(lái)源。在紅移 z = 14.4 時(shí)，這個(gè)星系“將觀測(cè)邊界擴(kuò)展到大爆炸后僅 2.8 億年”。

他們指出，JWST 發(fā)現(xiàn)的 z = 14 和 15 之間的明亮星系比發(fā)射前的共識(shí)要多得多。

這項(xiàng)研究不僅僅是另一個(gè)好奇心。光譜檢查揭示了與 JWST 的星系組裝主題相關(guān)的有趣結(jié)果。

觀測(cè)表明，星系的大部分光線來(lái)自恒星，而不是活躍的星系核 （AGN）。AGN 是由超大質(zhì)量提供動(dòng)力的星系的明亮核心黑洞增加物質(zhì)。因此，MoM-z14 可能擁有一些發(fā)光的超大質(zhì)量恒星，這是該理論對(duì)早期宇宙的預(yù)測(cè)。

該星系的氮碳比高于在太陽(yáng)中觀察到的氮碳比。它的化學(xué)成分類(lèi)似于附著在銀河系上的古老球狀星團(tuán)。這意味著星系中的恒星和球狀星團(tuán)中的恒星是在相似的環(huán)境中形成的，與以前的恒星具有相似的核合成和金屬豐度污染。

作者寫(xiě)道：“由于這種豐度模式在銀河系中誕生的最古老的恒星中也很常見(jiàn)，我們可能會(huì)直接目睹這些恒星在密集的星團(tuán)中形成，將整個(gè)宇宙時(shí)間的星系演化聯(lián)系起來(lái)。

這些古老的明亮星系似乎有兩種形態(tài)：點(diǎn)源和擴(kuò)展。它們的形態(tài)和化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系是星系演化中的另一個(gè)潛在環(huán)節(jié)。

“此外，正如 Harikane 等人 （2024b） 所注意到的那樣，這些形態(tài)差異反映在化學(xué)豐度模式中，表明形態(tài)和進(jìn)化途徑之間存在更深層次的聯(lián)系，”作者寫(xiě)道。

隨著 JWST 發(fā)現(xiàn)了更多古老的明亮星系，一類(lèi)強(qiáng)氮發(fā)射器的天體變得明顯，包括發(fā)光的小紅點(diǎn).MoM-z14 可能是 JWST 發(fā)現(xiàn)的氮增強(qiáng)程度最高的天體之一。

作者解釋說(shuō)：“它為 z > 10 的大小-化學(xué)雙峰性提供了進(jìn)一步的證據(jù)，其中擴(kuò)展源往往是弱氮源，而緊湊型源是強(qiáng) N 發(fā)射器。

空間科學(xué)界等待了 JWST 及其觀測(cè)早期宇宙的能力。雖然它的一些發(fā)現(xiàn)令人驚訝，但這項(xiàng)研究展示了天文學(xué)家如何發(fā)現(xiàn)早期宇宙和現(xiàn)代宇宙中揭示的驚喜之間的聯(lián)系。

作者在結(jié)論中寫(xiě)道：“我們通過(guò)銀河系考古學(xué)來(lái)解釋 MoM-z14 和 N-發(fā)射器，將它們的豐度模式與銀河系中誕生的最古老的 z ? 4 恒星以及球狀星團(tuán)聯(lián)系起來(lái)。

“N 增強(qiáng)、亮度、硬電離光譜、恒星密度、形態(tài)、紅移依賴(lài)性以及黑洞這些來(lái)源中的一小部分可能與球狀星團(tuán)狀環(huán)境有關(guān)，其中失控的碰撞可能會(huì)產(chǎn)生非凡的天體，例如超大質(zhì)量恒星。

如果它在反復(fù)的取消威脅中幸存下來(lái)，則羅馬太空望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該會(huì)揭示數(shù)百個(gè)這種類(lèi)型的星系。更大的數(shù)據(jù)集總是可取的，這將有助于鞏固其中一些發(fā)現(xiàn)，或者可能會(huì)引入新的謎團(tuán)。無(wú)論哪種方式，都會(huì)是進(jìn)步。但就目前而言，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 （James Webb Space Telescope） 的這一發(fā)現(xiàn)值得關(guān)注。

“JWST 本身似乎準(zhǔn)備推動(dòng)宇宙前沿的一系列巨大擴(kuò)張，以前無(wú)法想象的紅移，接近第一顆恒星的時(shí)代，似乎不再遙遠(yuǎn)，”研究人員總結(jié)道。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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