早期宇宙中活跃形成的星系以冷气体为食

四鬼丫头在

据美国宇航局（戈达德太空飞行中心）：研究人员分析了美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，确定了宇宙只有4亿至6亿年历史时可能正在活跃形成的三个星系。韦布的数据显示，这些星系周围都是气体，研究人员怀疑这些气体几乎是纯氢和氦，这是宇宙中最早存在的元素。韦布的仪器非常灵敏，能够探测到这些星系周围异常数量的致密气体。这种气体最终可能会为星系中新恒星的形成提供燃料。

丹麦哥本哈根大学宇宙黎明中心天体物理学助理教授、主要作者卡斯珀·海因茨解释道：“这些星系就像是中性不透明气体海洋中闪闪发光的岛屿。如果没有韦布，我们将无法观察到这些非常早期的星系，更不用说了解它们的形成了。”

“我们正在远离星系作为孤立生态系统的画面。在宇宙历史的这个阶段，星系都与星系间介质有着密切的联系，其细丝和原始气体的结构，”合著者、也是DAWN的博士生Simone Nielsen补充道。



早期宇宙中的星系形成（艺术家概念）。这幅图显示了一个星系在大爆炸后仅数亿年就形成了，当时在再电离时代，气体是透明和不透明的混合物。来自美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据显示，冷气体正在落在这些星系上。图像：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）

在韦布的图像中，星系看起来像微弱的红色斑点，这就是为什么被称为光谱的额外数据对团队的结论至关重要。这些光谱表明，来自这些星系的光正被大量的中性氢气吸收。“这种气体一定非常广泛，覆盖了银河系的很大一部分，”合著者、DAWN教授Darach Watson说。“这表明我们正在看到中性氢气聚集成星系。这些气体将继续冷却、聚集并形成新的恒星。”

宇宙在大爆炸后数亿年的一个被称为再电离时代的时期是一个非常不同的地方。恒星和星系之间的气体在很大程度上是不透明的。宇宙中的气体在大爆炸后大约10亿年才完全透明。星系的恒星有助于加热和电离周围的气体，使气体最终变得完全透明。

通过将韦布的数据与恒星形成模型相匹配，研究人员还发现这些星系主要由年轻恒星组成。Watson补充道：“我们看到大型气体库的事实也表明，这些星系还没有足够的时间形成大部分恒星。”。

这只是开始

韦布不仅实现了推动其开发和发射的任务目标，而且正在超越这些目标。“在韦布之前，这些遥远星系的图像和数据是不可能获得的，”合著者、DAWN副教授Gabriel Brammer解释道。“此外，当我们第一次看到这些数据时，我们对我们将要发现的东西有着很好的感觉——我们几乎是靠眼睛发现的。”

还有许多问题需要解决。具体地说，气体在哪里？有多少位于星系中心附近——或者星系外围？气体是原始的还是已经被较重的元素占据了？未来将有重大研究。海因茨说：“下一步是建立星系的大型统计样本，并详细量化其特征的普遍性和突出性。”。

由于韦布的宇宙演化早期释放科学（CEERS）调查，研究人员的发现成为可能，该调查包括望远镜NIRSpec（近红外光谱仪）的遥远星系光谱，并作为韦布早期释放科学计划的一部分立即发布，以支持此类发现。

这项研究已发表在2024年5月24日的《科学》杂志上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦布正在解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦布是由美国国家航空航天局及其合作伙伴欧空局和加拿大航天局领导的一个国际项目。