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詹姆斯韦伯太空望远镜发现两个从来见过的最遥远的星系

2023-11-16 10:01阅读：

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詹姆斯韦伯太空望远镜发现两个从来见过的最遥远的星系
By Keith Cooper
2023/11/16
Science & Astronomy
这两个星系被一个引力透镜放大，有支持像大爆炸理论中描述的星系形成的基本图片的属性。
詹姆斯韦伯太空望远镜发现两个从来见过的最遥远的星系
詹姆斯韦伯太空望远镜的潘多拉星团的观望。这是个服务于一个新星系发现的引力透镜的星团。(Image credit: NASA, ESA, CSA, I. Labbe (Swinburne University of Technology), R. Bezanson (University of Pittsburgh), A. Pagan (STScI))
已经被詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的鹰眼发现了从来见过的第二和第四个最遥远的星系，支持像被大爆炸理论描述的星系形成的基本画片。
归功于一个来自以绰号潘多拉星团叫Abell 2744星系团的大质量引力透镜的巨大帮助这一发现被弄成可能的，距离我们约35亿光年远。星系团的巨大的引力翘曲空时的非常织造有效的放大更遥远星系的光。
宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院的王炳杰（Bingjie Wang）和詹姆斯韦伯太空望远镜在再电离时代之前超深近红外光谱和近红外光谱观测（UNCOVER）团队成员用詹姆斯·韦伯太空望远镜来搜索由这种宇宙透镜放大的早期星系，发现了从来见过的两个最高红移星系。
宇宙学红移是由宇宙的不断膨胀引发的光波长的拉伸。一个星系越远，在该星系的光旅行穿过太空来到达我们时宇宙已经膨胀越多，因此，该光的波长被拉伸得越多。随波长以这种方式被拉伸出去，它们从更紧密的蓝色波长变成更红的波长，最终落入电磁波谱中不可见的红外区域。 在大爆炸后仅3亿到4亿年存在的星系有过它们的光已经被拉伸进人类不能看到的红外波长，但真的能被詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）和近红外光谱仪（NIRSPec）探测到。
王和她的团队能够识别两个高红移星系的透镜图像。一个被指定为UNCOVER-z13（“z”是“红移”的简写），有一个为13.079的红移，证实它是已知的第二遥远星系。（最遥远的已确认星系是JADES-GS-z13-0，它也被詹姆斯韦伯太空望远镜在2022年发现，红移为13.2。我们看到UNCOVER-z13就像它在大爆炸后仅3.3亿年存在了一样。
最近发现的另一个星系UNCOVER-z12有一个为12.393的红移，把它放在所有时间最遥远的星系的第四。我们看到这个领域就像它在大爆炸之后3.5亿年一样。

詹姆斯韦伯太空望远镜发现两个从来见过的最遥远的星系
潘多拉星团Abell 2744的图像，詹姆斯韦伯太空望远镜发现的两个高红移星系被视为插图。 (Image credit: Cluster image: NASA/UNCOVER (Bezanson et al.); Insets: NASA/UNCOVER (Wang et al.); Composition: Dani Zemba/Penn State.)
标志这两个在再电离时代之前超深近红外光谱和近红外光谱观测星系不一样出来的是它们的外观。在类似高红移下看到的其他星系似乎是点一样的，表明它们是非常小的------ 只有几百光年跨度。另一方面，在再电离时代之前超深近红外光谱和近红外光谱观测星系有结构。
王在一份声明中说，“以前在这些距离上发现的星系......在我们的图像中出现为一个点，但我们的一个出现细长的，几乎像一个花生一样，另一个看起来像一个毛茸茸的球一样”。
这些星系也更大，UNCOVER-z12炫耀一个跨度约2000光年的边缘盘，比这个纪元看到的其他星系更大六倍。
王说，“目前尚不清楚尺寸中的差异是由于恒星如何形成还是在它们形成后对它们发生的，但星系属性中的多样性真的是有趣的，这些早期星系被预计已经由相似的物质形成，但它们已经正在显示彼此是非常不同的迹象”。
尽管在星系属性中的二分法，甚至在宇宙中这个早期阶段是大开眼界的，这两个新发现的领域都有强烈支持大爆炸模型的一般特征。这个模型描述在我们宇宙创造之后，在通过与其他星系和气体云的合并迅速增长之前星系多小开始了生命。这种增长反过来刺激更多的恒星形成，最终增加在年轻星系中所含元素的丰度和多样性。宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授、王团队的共同研究员乔尔·莱贾在声明中说，向它们引入比氢和氦重的物质。由在再电离时代之前超深近红外光谱和近红外光谱观测发现的星系------如果你能原谅这个双关语------是年轻的、小的、有一个低重元素丰度并且正在积极的形成恒星，所有这些都支持“大爆炸理论的整个范式”。
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有趣的是，詹姆斯韦伯太空望远镜有来看甚至比UNCOVER-z13和-z12更高红移的星系的能力，这意味着它们甚至是更年轻------但它没有检测到被潘多拉星系团透镜的任何。莱贾说，“这可能意味着星系在那个时间之前只是没有形成，我们将不会发现更远的任何东西，或者这可能意味着用我们的小窗口不够幸运”。
天文学家将保持观望，用大量的透镜星系团来打开探究深宇宙新的窗口，以寻找一些最早的星系。
周一（11月13日）在Astrophysical Journal Letters杂志上报道了这一发现。. 詹姆斯韦伯太空望远镜发现两个从来见过的最遥远的星系

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