JWST探測(cè)到迄今為止最早的星系,它們看起來(lái)不像我們預(yù)期的那樣

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的主要科學(xué)目標(biāo)之一是觀察我們認(rèn)為第一個(gè)星系被創(chuàng)造的時(shí)代,了解它們的形成、演化和組成的細(xì)節(jié)。

每一次深入的回顧,望遠(yuǎn)鏡似乎打破自己的記錄對(duì)于有史以來(lái)最遙遠(yuǎn)的星系.科學(xué)論文現(xiàn)在開(kāi)始涓涓細(xì)流,因?yàn)樘煳膶W(xué)家終于開(kāi)始從JWST收集足夠的數(shù)據(jù),以建立對(duì)早期宇宙的更深入的了解。

在一項(xiàng)新的研究中發(fā)表于自然天文學(xué),丹麥的一組研究人員認(rèn)為,他們已經(jīng)用JWST觀測(cè)到了一些最早的星系。

這些星系是如此古老,它們可能仍在形成過(guò)程中。

銀河比率

一個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn)是,星系與其重元素之間的比例在過(guò)去120億年的歷史中保持不變,大約是宇宙年齡的5/6。

但是有了JWST,天文學(xué)家現(xiàn)在看到最年輕的星系看起來(lái)不同。

它們沒(méi)有相同的恒星與重元素的比例,因?yàn)樗鼈冞€沒(méi)有經(jīng)歷恒星形成和恒星死亡的周期,用金屬富集氣體云,即比氫和氦重的元素。

該圖在“元素-恒星質(zhì)量圖”中顯示了觀測(cè)到的星系:星系越右,它的質(zhì)量就越大,越遠(yuǎn),它包含的重元素就越多?;疑珗D標(biāo)代表當(dāng)今宇宙中的星系,而紅色圖標(biāo)表示早期星系的新觀測(cè)結(jié)果。這些星系的重元素顯然比后來(lái)的星系少得多,但與藍(lán)色波段表示的理論預(yù)測(cè)大致一致。(Kasper Elm Heintz, Peter Laursen)

在這項(xiàng)研究中,天文學(xué)家觀察了16個(gè)星系,其中一些是有史以來(lái)最早觀察到的星系。他們的觀察表明,這些星系中的化學(xué)豐度是后來(lái)形成的星系的四分之一。

在他們的論文中,天文學(xué)家寫道“這些發(fā)現(xiàn)表明,此時(shí)的星系仍然與星系際介質(zhì)密切相關(guān),并受到原始?xì)怏w的持續(xù)下降,這有效地稀釋了它們的金屬豐度。

當(dāng)重力聚集在一起時(shí),第一批氣體團(tuán)塊,形成了第一批恒星和星系。

“當(dāng)我們分析來(lái)自這些第一個(gè)星系中的16個(gè)的光時(shí),我們發(fā)現(xiàn)它們的重元素明顯較少,與你對(duì)它們的恒星質(zhì)量和它們產(chǎn)生的新恒星數(shù)量的預(yù)期相比,”Kasper Elm Heintz說(shuō),該研究的負(fù)責(zé)人和哥本哈根尼爾斯玻爾研究所和DTU空間宇宙黎明中心的助理教授, 丹麥在新聞稿中。

天文學(xué)家說(shuō),這些結(jié)果與目前的模型形成鮮明對(duì)比,在目前的模型中,星系在宇宙歷史的大部分時(shí)間里都以平衡的形式演化,在宇宙中,形成了多少恒星和形成了多少重元素之間存在關(guān)系。

星系形成圖示:來(lái)自星系際空間的彌散氣體向中心墜落,引發(fā)恒星形成并成為星系旋轉(zhuǎn)盤的一部分。當(dāng)恒星死亡時(shí),它們將氣體返回銀河系(和星系際空間),現(xiàn)在富含重元素。(Tumlinson 等人,2017 年)。

并不完全令人驚訝

然而,研究人員說(shuō),這一結(jié)果并不完全令人驚訝。星系形成的理論模型已經(jīng)預(yù)測(cè)了這件事?,F(xiàn)在它已經(jīng)被觀察到了。

“結(jié)果讓我們第一次了解星系形成的最早階段,這些階段似乎與星系之間的氣體聯(lián)系比我們想象的更緊密,”Elm Heintz說(shuō)。

“這是詹姆斯韋伯關(guān)于這個(gè)主題的首批觀察之一,所以我們?nèi)栽诘却?,看看目前正在進(jìn)行的更大,更全面的觀察可以告訴我們什么。

研究人員表示,毫無(wú)疑問(wèn),JWST將提供更多數(shù)據(jù),很快他們應(yīng)該對(duì)星系和第一個(gè)結(jié)構(gòu)如何在十億年后的第一個(gè)十億年開(kāi)始形成有更清晰的了解。大爆炸.

本文最初發(fā)表于今日宇宙.閱讀原文.

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