天文学家现在知道地球离200个星系有多远

何一方88

天文学家现在知道地球离200个星系有多远。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、STSCI

（）据蒙特利尔大学：2022年7月11日，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)拍摄的第一张照片向公众发布。它被称为韦伯的第一个深场，以一个名为SMACS 0723的星系团为中心，包含不少于7000个星系。

这张图像被证明是研究星系演化的重要目标，因为它包含了大量非常遥远的星系，这些星系揭示了星系在早期宇宙中是如何形成和演化的。

然而，直到现在，在这一领域还缺乏对星系的精确和全面的距离测量。

由哈利法克斯圣玛丽大学博士后研究员gal noi rot博士领导的加拿大和国际天文学家团队，现在已经仔细检查和分析了韦伯的第一个深场。他们的研究发表在皇家天文学会的月刊上。

作为加拿大NIRISS无偏群集调查(CANUCS)的成员，科学家们使用JWST上的加拿大NIRISS(近红外成像仪和无缝摄谱仪)仪器来收集图像中星系目标的光谱。这些光谱是一种科学数据，通过分解物体的光来揭示物体的年龄或距离等附加信息。

绘制“红移”图表

利用JWST制造的NIRISS仪器，研究小组测量了近200个星系的“红移”(非常遥远的星系的光谱向更长波长的移动)，这些星系与地球的距离以前是未知的。“NIRISS非常适合做这项工作，因为它可以同时测量数百个星系的红移，”该研究的主要作者诺伊罗特说。

“红移”是一种精确测量星系距离的方法，基于光谱中独特的化学特征。由于宇宙正在膨胀，从遥远的物体如星系发出的光正在被拉伸，它们的光谱特征在比最初发射的波长更长(即更红)的波长上被看到。红移是一个物体被观察到的颜色和发出的颜色之间的差异，揭示了它与地球的距离。



这张图片展示了宇宙学红移的原理。如图所示，来自遥远星系的光在穿越我们不断膨胀的宇宙时被拉长成更长的波长。当用像JWST这样的望远镜观察时，这使得那些星系的光看起来比最初发射的更红，因为更长的波长对应更红的颜色。信贷:加空局/STScI:https://www.eeook.comasc-csa.gc.ca/eng/multimedia/search/image/15614

“我们对SMACS 0723的工作，是韦伯的第一张深空和JWST发布的第一张科学图像，已经产生了同类中最大的JWST光谱目录，具有可靠的红移测量，”合著者，圣玛丽大学教授兼加拿大研究主席Marcin Sawicki说。“我们最近发表的研究将成为天文学界的宝贵资源，并开辟新的研究途径，”诺伊罗特补充道。

从这个红移目录中，研究人员发现了SMACS 0723星团中的许多新星系，它们的光花了40多亿年才到达我们这里。星系团是由引力聚集在一起的巨大星系群，可以包含多达数千个星系。

这项新研究让人们更好地了解星系如何在宇宙中一些最极端的环境中演化，并让人们一窥暗物质的分布和结构的演化。

“作为加拿大主导项目的成员，我们更兴奋的是，与之前对SMACS 0723的研究相比，这一重大改进是由JWST号上加拿大制造的仪器NIRISS的光谱能力实现的，”美国国家研究委员会的克里斯·威洛特说，他是CANUCS团队的领导者。

充分利用它的潜力

“这项加拿大制造的技术让我们能够最大限度地利用JWST，”蒙特利尔大学教授René Doyon补充说，他是Trottier系外行星研究所的主任，也是NIRISS仪器的首席研究员。NIRISS由霍尼韦尔航空航天公司在安大略省渥太华和剑桥的工厂设计、制造和测试。UdeM也贡献了关键的光学元件。

在他们庞大的星系红移集合中，研究人员发现了三个比SMACS 0723距离更远的其他星系超密度，这是之前在该领域中没有见过的。这些超密度星系可能是新发现的星系团，位于80亿到100亿光年之外。

在不同的宇宙时间捕捉这些星系的密度就像是观看这些星系团成长的延时电影，从它们在年轻宇宙中的婴儿期到今天。

科学家们说，这些星团代表了未来研究的理想目标，以更好地了解星系和它们所居住的星团如何从宇宙早期的状态演变成今天的样子，包括我们的银河系。



这张图片展示了韦伯第一张深空星系图，这是JWST第一张公开的科学图片。在这幅图像中，SMACS 0723星系团中的星系主要是白色的。看起来更红和/或更长的星系是位于SMACS 0723后面的遥远星系。其中，用蓝色突出显示的是新红移目录中新发现的星系密度过大的一部分。“火花”是一个由于引力透镜效应而被成像三次的星系，它的光被放大和扭曲了。由于这种效应，加州大学洛杉矶分校的研究人员去年发现，这个星系拥有许多明亮的“火花”，这些火花可能是有史以来观察到的最古老的星团。红色突出显示的星系是新发现的包含闪光的星系团的潜在成员。研究人员将利用他们在这一领域获得的新JWST观测结果，对Sparkler及其星系家族进行后续研究。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、STScI。邮票:香农·麦克法兰(SMU)

令人惊叹的“火花”

CANUCS小组已经在其中一个星团中有了惊人的发现:壮丽的火花星系。发现于2022年9月，这是一个高度放大的星系，大约90亿光年远，充满了似乎是大爆炸后形成的最古老的星团。

该团队新的NIRISS红移目录现在揭示的是，Sparkler不是一个孤立的星系，而是位于一个新发现的星系超密度中。

早期研究的合著者Sawicki说:“火花不是单独存在的，而是星系家族中的一员，这一事实对大爆炸后第一个星团如何形成具有重要意义。”

CANUCS的天文学家将能够在Webb第二年的科学操作中改进他们的星系红移目录，现在正在进行中，因为他们已经获得了时间，用NIRISS仪器重新观察Webb的第一个深场，甚至更详细。

“天文学界显然认识到了我们第一个NIRISS红移目录的价值，并希望我们做另一个更好的版本，”该观测项目的首席研究员诺伊罗特说。

几个独立的科学家团队已经使用该目录和新研究的结果来继续他们在韦伯的第一个深层领域的工作，来自CANUCS进展的其他研究预计将进入星系的形成，暗物质的分布和宇宙的演化。