遥远的“青少年星系”用意想不到的重元素让天文学家吃惊

虾仔123

詹姆斯·韦伯太空望远镜看到的早期宇宙中的年轻星系。(图片鸣谢:美国国家航空航天局/欧空局/JWST)

（）据美国太空网（康纳·菲利）：我们对空间看得越深，我们看到的时间就越久远。我们宇宙中一些年轻星系发出的光必须经过数十亿年才能到达我们这里，被我们的仪器接收到，富含来自宇宙黎明的信息。这道光不仅能告诉我们从哪里来，还能告诉我们将走向何方。

为了了解这些早期宇宙中几个“青少年”星系的演化，西北大学领导的一个天体物理学家小组检查了来自詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的数据，该望远镜回溯到大爆炸后仅20至30亿年形成的领域。

这些观察带来了一些有趣的惊喜。

具体来说，该小组分析了星际极光(CECILIA)调查中使用电离线约束的化学进化的结果，发现这些星系不仅比预期的更热，而且它们似乎还含有重元素，如镍。



来自23个遥远星系的光，在哈勃太空望远镜图像的顶部用红色矩形标识，被组合起来捕捉来自8种不同元素的难以置信的微弱发射，这些元素在底部的JWST光谱中被标记。虽然科学家经常在地球上发现这些元素，但天文学家很少在遥远的星系中观察到它们。(图片鸣谢:艾伦·m·盖勒(Aaron M. Geller)，西北大学，CIERA + IT-RCDS)

研究人员连续30个小时关注33个遥远的星系。然后，他们结合从其中23个星系收集的光的波长，创建了一幅关于这些结构中正在发生的事情的合成图——这些光谱包含了关于它们的平均温度和可能潜藏在其中的元素等信息的线索。

“这洗掉了单个星系的细节，但让我们对一个普通星系有了更好的了解。这项研究的主要作者、西北大学物理学和天文学助理教授Allison Strom在一份声明中说。

这张星系的合成照片包含八种可识别的元素:氢、氦、氮、氧、硅、硫、氩和镍。虽然较轻的元素是意料之中的，但元素周期表中比铁重的镍的出现多少有些令人惊讶。

“我做梦也没想到我们会看到镍，”斯特罗姆说。

即使在更古老的附近星系中，镍也很少被观察到——这是在恒星的多个生命周期之后，这意味着多轮超新星，以及更重的元素有机会合成并扩散到整个星系。

“从来没有人谈论观察镍。元素必须在气体中发光，我们才能看到它们。因此，为了让我们看到镍，星系中的恒星可能有一些独特的东西，”斯特罗姆说。

斯特罗姆认为，在这些早期星系中观察到的较高温度可能与它们奇怪的化学成分有关:“最终，我们看到较高特征温度的事实只是它们不同化学DNA的另一种表现，因为星系中气体的温度和化学性质有着内在的联系。”

这项研究发表在11月20日的《天体物理学杂志快报》上。