美国国家航空航天局的韦伯太空望远镜描绘了附近19个螺旋星系的惊人结构

何一方88

（）据美国宇航局韦伯任务小组：人们很容易被这些螺旋星系迷住。沿着它们清晰界定的布满恒星的手臂，到达它们的中心，那里可能有古老的星团，有时还有活跃的超大质量黑洞。只有美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜能够以近红外光和中红外光的组合提供附近星系的高度详细的场景-今天公开发布了一组图像。



詹姆斯·韦伯太空望远镜在近红外光和中红外光下观测了19个邻近的正面螺旋星系，作为其对邻近星系高角分辨率物理学（PHANGS）计划的贡献之一。PHANGS还包括来自美国国家航空航天局哈勃太空望远镜、甚大望远镜的多单元光谱探测器和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的图像和数据，其中包括在紫外线、可见光和无线电光中进行的观测。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术委员会、李秀媛（空间科学技术委员会）、Thomas Williams（牛津）、PHANGS小组、Elizabeth Wheatley（空间科学技术委员会）

这些韦伯图像是一个大型长期项目的一部分，该项目是由全球150多名天文学家支持的“邻近星系高角分辨率物理学”（PHANGS）计划。在韦伯拍摄这些图像之前，潘格斯已经从美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜、甚大望远镜的多单元光谱探测器和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列获得了大量数据，包括紫外线、可见光和无线电光观测数据。韦伯的近红外和中红外贡献提供了几个新的拼图。



正面螺旋星系NGC 628在这张照片中被对角分割:詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测结果出现在左上角，哈勃太空望远镜的观测结果出现在右下角。韦伯和哈勃的图像显示了一个鲜明的对比，黑暗和光明的逆转。为什么？韦伯的观察结合了近中红外光和哈勃展示的可见光。灰尘吸收紫外线和可见光，然后重新发射红外线。在韦伯的图像中，我们看到尘埃在红外线下发光。在哈勃的图像中，黑暗区域是星光被尘埃吸收的地方。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组



哈勃拍摄的NGC 628的图像显示了一个人口密集的正面螺旋星系，该星系被其中心区域所锚定，该区域有一层淡黄色的薄雾，占据了大约四分之一的视图。核心在中心最亮，从其他物体中吸收光线。精致的旋臂从中心附近开始延伸到边缘，逆时针旋转。从中心开始有更多的棕色尘埃，但随着臂向外延伸，棕色尘埃带与明亮蓝色恒星的弥散线交替出现。在整个旋臂中，有亮粉色的恒星形成星团斑块。图像：美国国家航空航天局科学技术学院



螺旋星系NGC 628距离双鱼座3200万光年。韦伯拍摄的NGC 628的图像显示了一个人口密集的正面螺旋星系，该星系被其中心区域所锚定，该区域有一层浅蓝色的薄雾，占据了大约四分之一的视图。这个圆形核心是最亮的蓝色区域。核心内是古老恒星群，由许多蓝色光点代表。由恒星、气体和尘埃组成的多刺旋臂也从中心开始，主要是从蓝色雾霾的更广阔区域开始。旋臂延伸到边缘，逆时针旋转。螺旋丝状结构看起来有点像鹦鹉螺壳的横截面。银河系的臂主要是橙色的，从暗橙色到亮橙色不等。散布在拥挤场景中的是一些额外的亮蓝色光点，它们是遍布银河系的恒星。在橙色较少的区域，颜色更深，一些深色区域看起来更圆。蓝色核心的左上方出现了一个突出的黑色“气泡”。右下角是一个更宽的椭圆形“气泡”。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组

“韦伯的新图像是非凡的，”位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所战略倡议项目科学家李秀媛说。“即使对研究这些星系数十年的研究人员来说，它们也令人兴奋不已。气泡和细丝被分解到有史以来观察到的最小尺度，并讲述了一个关于恒星形成周期的故事。”

随着韦伯图像的涌入，兴奋之情迅速传遍了整个团队。英国牛津大学博士后研究员托马斯·威廉姆斯补充说:“我觉得我们的团队一直生活在被这些图像的大量细节所淹没的状态中——以一种积极的方式。”



螺旋星系NGC 1300位于波江座，距离我们6900万光年。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组



螺旋星系NGC 1087距离塞特斯8000万光年。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组

跟着旋臂走

韦伯的NIRCam（近红外相机）在这些图像中捕捉到了数百万颗闪烁着蓝色调的恒星。一些恒星散布在整个旋臂中，但另一些则紧紧地聚集在星团中。

望远镜的MIRI（中红外仪器）数据突出了发光的尘埃，向我们展示了它存在于恒星周围和恒星之间的位置。它还聚焦尚未完全形成的恒星——它们仍然被包裹在气体和尘埃中，这些气体和尘埃为它们的生长提供了养分，就像布满灰尘的山峰顶端的鲜红种子一样。加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学物理学教授埃里克·罗索洛夫斯基说:“在这些地方我们可以找到星系中最新、最大质量的恒星。”



螺旋星系NGC 1566位于剑鱼座，距离我们6000万光年。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组

还有什么让天文学家惊讶的事吗？韦伯的图像显示了气体和尘埃中巨大的球形外壳。“这些洞可能是由一颗或多颗恒星爆炸产生的，在星际物质中雕刻出巨大的洞，”哥伦布俄亥俄州立大学天文学教授亚当·勒罗伊解释说。

现在，沿着旋臂寻找呈现红色和橙色的气体延伸区域。“这些结构在星系的某些部分往往遵循相同的模式，”Rosolowsky补充说。“我们认为这些就像波，它们的间距告诉我们很多关于星系如何分布其气体和尘埃的信息。”对这些结构的研究将提供关于星系如何建立、维持和停止恒星形成的关键见解。



螺旋星系NGC 2835位于长蛇座，距离我们3500万光年。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组

深入内部

证据表明，星系是由内向外生长的——恒星的形成始于星系的核心，并沿着星系的臂扩散，螺旋远离中心。恒星离星系核心越远，越有可能更年轻。相比之下，核心附近被蓝色聚光灯照亮的区域是较老的恒星群。

那么布满粉红色和红色衍射尖峰的星系核心呢？“这是一个明显的迹象，表明可能存在一个活跃的超大质量黑洞，”德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的工作人员科学家Eva Schinnerer说。“或者，靠近中心的星团太亮了，以至于它们已经饱和了图像的那个区域。“



螺旋星系NGC 1512位于钟表星座，距离我们3000万光年。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组



螺旋星系NGC 1385位于天炉星座，距离我们3000万光年。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组

大量研究

科学家可以通过结合PHANGS数据开始进行许多研究，但韦伯解析的前所未有的恒星数量是一个很好的起点。“恒星可以存活数十亿或数万亿年，”勒罗伊说。“通过对所有类型的恒星进行精确编目，我们可以对它们的生命周期建立更可靠、更全面的看法。”

除了立即发布这些图像外，PHANGS团队还发布了迄今为止最大的大约10万个星团的目录。Rosolowsky强调说:“利用这些图像可以完成的分析量远远超过我们团队可能处理的任何事情。”“我们很高兴能够支持社区，这样所有研究人员都可以做出贡献。”



螺旋星系NGC 1672位于剑鱼座，距离我们6000万光年。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组



韦伯望远镜正面观察螺旋星系NGC 4254。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、李秀媛（空间科学技术研究所）、Thomas Williams（牛津）和PHANGS小组

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯正在解开我们太阳系的谜团，观察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。Webb是由美国国家航空航天局及其合作伙伴ESA（欧洲航天局）和加拿大航天局领导的一项国际计划。