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早期宇宙中活躍形成的星系以冷氣體為食

發(fā)表于 2025-12-09 18:59:35 來(lái)源：桑間濮上網(wǎng)

（神秘的早期中活地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局（戈達(dá)德太空飛行中心）：研究人員分析了美國(guó)國(guó)家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，確定了宇宙只有4億至6億年歷史時(shí)可能正在活躍形成的宇宙躍形三個(gè)星系。韋布的星系數(shù)據(jù)顯示，這些星系周圍都是冷氣氣體，研究人員懷疑這些氣體幾乎是早期中活純氫和氦，這是宇宙躍形宇宙中最早存在的元素。韋布的星系儀器非常靈敏，能夠探測(cè)到這些星系周圍異常數(shù)量的冷氣致密氣體。這種氣體最終可能會(huì)為星系中新恒星的早期中活形成提供燃料。
丹麥哥本哈根大學(xué)宇宙黎明中心天體物理學(xué)助理教授、宇宙躍形主要作者卡斯珀·海因茨解釋道：“這些星系就像是星系中性不透明氣體海洋中閃閃發(fā)光的島嶼。如果沒(méi)有韋布，冷氣我們將無(wú)法觀察到這些非常早期的早期中活星系，更不用說(shuō)了解它們的宇宙躍形形成了。”
“我們正在遠(yuǎn)離星系作為孤立生態(tài)系統(tǒng)的星系畫面。在宇宙歷史的這個(gè)階段，星系都與星系間介質(zhì)有著密切的聯(lián)系，其細(xì)絲和原始?xì)怏w的結(jié)構(gòu)，”合著者、也是DAWN的博士生Simone Nielsen補(bǔ)充道。
早期宇宙中活躍形成的星系以冷氣體為食

早期宇宙中的星系形成（藝術(shù)家概念）。這幅圖顯示了一個(gè)星系在大爆炸后僅數(shù)億年就形成了，當(dāng)時(shí)在再電離時(shí)代，氣體是透明和不透明的混合物。來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)顯示，冷氣體正在落在這些星系上。圖像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）
在韋布的圖像中，星系看起來(lái)像微弱的紅色斑點(diǎn)，這就是為什么被稱為光譜的額外數(shù)據(jù)對(duì)團(tuán)隊(duì)的結(jié)論至關(guān)重要。這些光譜表明，來(lái)自這些星系的光正被大量的中性氫氣吸收。“這種氣體一定非常廣泛，覆蓋了銀河系的很大一部分，”合著者、DAWN教授Darach Watson說(shuō)。“這表明我們正在看到中性氫氣聚集成星系。這些氣體將繼續(xù)冷卻、聚集并形成新的恒星。”
宇宙在大爆炸后數(shù)億年的一個(gè)被稱為再電離時(shí)代的時(shí)期是一個(gè)非常不同的地方。恒星和星系之間的氣體在很大程度上是不透明的。宇宙中的氣體在大爆炸后大約10億年才完全透明。星系的恒星有助于加熱和電離周圍的氣體，使氣體最終變得完全透明。
通過(guò)將韋布的數(shù)據(jù)與恒星形成模型相匹配，研究人員還發(fā)現(xiàn)這些星系主要由年輕恒星組成。Watson補(bǔ)充道：“我們看到大型氣體庫(kù)的事實(shí)也表明，這些星系還沒(méi)有足夠的時(shí)間形成大部分恒星。”。
這只是開(kāi)始
韋布不僅實(shí)現(xiàn)了推動(dòng)其開(kāi)發(fā)和發(fā)射的任務(wù)目標(biāo)，而且正在超越這些目標(biāo)。“在韋布之前，這些遙遠(yuǎn)星系的圖像和數(shù)據(jù)是不可能獲得的，”合著者、DAWN副教授Gabriel Brammer解釋道。“此外，當(dāng)我們第一次看到這些數(shù)據(jù)時(shí)，我們對(duì)我們將要發(fā)現(xiàn)的東西有著很好的感覺(jué)——我們幾乎是靠眼睛發(fā)現(xiàn)的。”
還有許多問(wèn)題需要解決。具體地說(shuō)，氣體在哪里？有多少位于星系中心附近——或者星系外圍？氣體是原始的還是已經(jīng)被較重的元素占據(jù)了？未來(lái)將有重大研究。海因茨說(shuō)：“下一步是建立星系的大型統(tǒng)計(jì)樣本，并詳細(xì)量化其特征的普遍性和突出性。”。
由于韋布的宇宙演化早期釋放科學(xué)（CEERS）調(diào)查，研究人員的發(fā)現(xiàn)成為可能，該調(diào)查包括望遠(yuǎn)鏡NIRSpec（近紅外光譜儀）的遙遠(yuǎn)星系光譜，并作為韋布早期釋放科學(xué)計(jì)劃的一部分立即發(fā)布，以支持此類發(fā)現(xiàn)。
這項(xiàng)研究已發(fā)表在2024年5月24日的《科學(xué)》雜志上。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的空間科學(xué)天文臺(tái)。韋布正在解開(kāi)我們太陽(yáng)系中的謎團(tuán)，展望其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢谩ｍf布是由美國(guó)國(guó)家航空航天局及其合作伙伴歐空局和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際項(xiàng)目。

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