詹姆斯韋伯空間射電望遠鏡早期衛星圖片閃爍解密

2024-05-17   天文在線

詹姆斯韋伯空間射電望遠鏡早期衛星圖片奇怪閃爍,現在我們知道為什麼

早期宇宙中恆星爆發的星系,原材料通過宇宙空間網逐漸「編織」成星系(圖片來源:Aaron M. Geller, 西北大學, CIERA+IT-RCDS)

詹姆斯.韋伯太空望遠鏡(JWST)在極早期宇宙中發現的明亮星系可能是大質量恆星的爆發產物——研究人員得出結論這些明亮星系在爆發時比多年後被我們觀測到更明亮,研究人員也試圖通過計算機模擬星系產生初期的形成過程。

當JWST在2022年夏天開始科學運作時,它對宇宙的深度觀測很快轉向高紅移星系,這些星系比天文學家以前看見的任何星系都「出生」更早。實際上,這些星系在宇宙不到40億年的時候就出現了,而且看起來比標準宇宙模型預測的還要明亮。這使得一些人聲稱標準模型——描述星系開始時很小,然後在宇宙網中暗物質的細絲和光環的驅動下通過合併逐級增長——一定是錯誤的。西北大學的克勞德.安德烈和福徹.吉古爾在一個聲明中稱:「這些星系的發現讓人大吃一驚,因為其比預期明亮很多。一般情況下,星系命令是因為其很大,但這些星系是在宇宙星系形成初期,還沒有足夠時間經歷大爆炸,所以究竟是什麼讓這些大量星系聚集的如此之快呢?

福徹.吉古爾是加州理工學院孫國超的團隊成員,他們一起對第一個星系是如何形成的進行模擬。他們發現,與其說JWST預測到的星系很大,不如說它們很明亮,因為其形成過程非常瘋狂。模擬成功模擬了星系的亮度和丰度,這些都和JWST觀察者早期發現吻合。

孫楊說:「系統不需要那麼龐大,但如果恆星形成是爆髮式的,那將會產生大量的光,這就是為什麼我們看見一些非常明亮的星系。像這樣的星爆並不常見,天文學家甚至在今天的星系中見證了它們存在,有時是在和其他星系的碰撞時。這種合併可能會使氣體分子被攪動到一個臨界點,重力控制迫使氣體分裂、坍塌,同時生成一堆恆星。在早期宇宙中,環境相當混亂,第一個星系可能並沒有以均勻的速率吸積所有的恆星組成材料。

JWST發現一些遙遠的、在它們時代發光的星系的例子。Z是它們的紅移量——紅移越高,我們看見它們的時間越早。我們看見的是105和125億年前的星系。(圖片來源:美國航空航天局/歐空局/加空局/加州大學洛杉磯分校)

JWST揭示:

— 這顆TRAPPIST-1 系外行星似乎沒有大氣層 — 真相是隱藏在它的大氣層中

— 瞥見宇宙中最遙遠的恆星伊倫德爾

— 可以幫助尋找適合居住的外星世界

在低質量星系中爆發恆星的形成非常常見,我們認為事情發生順序是這樣的,恆星爆炸,幾百萬年後成為超新星,氣體被踢出銀河系,然後回落形成新星,這就是星系形成周期。星系早期比現在小的多,並且通過吸收氣體雲成長,也通過和其他星系合併成長。這樣星系變得更大,引力也越大,達到一個點,這樣他們可以抓住更多的恆星形成材料,並且穩定了恆星形成的速度。像我們今天銀河系的星系就以穩定的速度在形成恆星。

更重要的是,新模型結果符合宇宙標準模型中描述的星系分級增長模型。「我們模擬表明,星系在形成初期有這種亮度是沒有問題的。」研究結果發表在10月31日的《天體物理學雜誌快報》中。

相關知識

射電望遠鏡(英語:Radio telescope)是一個專門的天線和無線電接收機,在射電天文學用來接收天空中從天文射電源的無線電波[1][2][3]。射電望遠鏡的外形差別很大,有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠鏡,有能夠全方位轉動的類似衛星接收天線的射電望遠鏡,有射電望遠鏡陣列,還有金屬杆製成的射電望遠鏡。

BY:Keith Cooper

FY: 整理志願者何丹懷(懐)

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