天文学家发现了不应该存在的星系

降法讲顾

用JWST NIRCAM数据制作的珠光宝气彩色合成图像。单个恒星在图像中以小光点的形式出现。它有些暗淡的颜色和缺乏许多明亮的恒星与其年老和缺乏持续的恒星形成相一致。鸣谢:美国国家航空航天局、欧空局、加空局、杰克·萨默斯（美国空间大学）、乔丹C. J .德席尔瓦（UWA）、安东·m .科克莫尔（美国空间科学委员会）、亚伦·罗伯塔姆（UWA）和罗杰·温德霍斯特（美国空间大学）

（）据亚利桑那州立大学（金·巴普蒂斯塔）：由亚利桑那州立大学助理研究科学家蒂姆·卡尔顿领导的一组天文学家发现了一个矮星系，该星系出现在詹姆斯·韦伯太空望远镜的成像中，不是主要的观测目标。

星系由引力结合在一起，由恒星和行星组成，有大量的尘埃和气体以及暗物质。矮星系是宇宙中最丰富的星系，顾名思义，它们体积小、光度低。它们拥有不到1亿颗恒星，而以银河系为例，拥有近2000亿颗恒星。

最近对矮星系的观测表明，我们对矮星系种群的了解可能是不完整的，这些矮星系的“超扩散星系”的丰度超出了以前大型光谱调查的范围。

在一项最新发表的研究中，Carleton和他的团队最初将一个星系团视为JWST再电离和透镜科学（PEARLS）项目的一部分。

这个矮星系PEARLSDG碰巧出现在该团队的一些JWST图像中。它根本不是目标——只是离主观察场有点远，在他们不希望看到任何东西的空间区域。

他们的研究结果已经发表在天体物理学杂志《快报》上。

PEARLSDG没有人们期望看到的矮星系的通常特征。它没有与附近的星系相互作用，但也没有形成新的恒星。事实证明，这是一个孤立的静止星系的有趣案例。

“除了相对较少的情况外，这种类型的孤立静止矮星系以前从未被真正见过。鉴于我们目前对星系演化的了解，预计它们不会真正存在，因此我们看到这个物体的事实有助于我们改进星系形成的理论，”卡尔顿说。“一般来说，独立存在的矮星系会继续形成新的恒星。“

到目前为止，天文学家对星系演化的了解表明，一个孤立的星系会继续形成年轻的恒星，或者它会与一个更大质量的伴星系相互作用。这一理论不适用于PEARLSDG，它是一个古老的恒星群体，没有形成新的恒星，也没有自我保持。

更令人惊讶的是，在该团队的JWST图像中可以观察到单个恒星。这些恒星在JWST波长中更亮；这是我们能以这种细节水平看到这些恒星的最远星系之一。这些恒星的亮度使天文学家能够测量它的距离——9800万光年。



上图:PEARLSDG星系的JWST（蓝色= F090W + F150W，绿色= F200W + 0.5 × F277W，红色= 0.5 × F277W+F356W+F444W）。下图:紧挨着PEARLSDG周围天空的grz贴花图像。两幅图像都对齐，北向上，东向左。PEARLSDG用青色方框标识，绿色方框显示NIRCam成像覆盖的区域。图中还显示了两个最近（投影中）的大质量星系（用红色圆圈标出）。学分:天体物理学杂志快报（2024年）。DOI: 10.3847

在这项研究中，卡尔顿和他的团队使用了广泛的数据。卡尔顿是亚利桑那州立大学地球和太空探索学院Beus宇宙基金会中心的助理研究科学家。

这包括来自JWST近红外相机（NIRCam）的成像数据；亚利桑那州弗拉格斯塔夫的洛厄尔发现望远镜上的DeVeney光学摄谱仪的光谱数据；来自美国国家航空航天局Galex和Spitzer太空望远镜的档案成像:以及来自斯隆数字巡天和暗能量相机遗产调查的地面成像。

JWST的NIRCam具有非常高的角分辨率和灵敏度，使团队能够识别这个遥远星系中的单个恒星。就像显微镜下聚焦的单个细胞一样，这些观察使PEARLSDG的成分清晰可见。

重要的是，在图像中识别特定的恒星为其距离提供了关键线索——这些恒星具有特定的内在亮度，因此通过用JWST测量它们的表观亮度，研究小组能够确定它们有多远。事实证明，这些恒星是可观测到的同类恒星中最遥远的一些。

所有在紫外线、光学和红外线波长下观察到的档案成像数据被收集在一起，以研究珍珠的颜色。新形成的恒星有特定的颜色特征，因此没有这样的特征被用来表明PEARLSDG没有形成新的恒星。

洛厄尔发现望远镜的DeVeney摄谱仪将轻型天文物体分散成不同的组成部分，使天文学家能够详细研究其属性。例如，在光谱数据特征中观察到的特定波长偏移对PEARLSDG的运动信息进行了编码，使用的多普勒效应与雷达枪用于测量亚利桑那州道路上司机的速度相同。

这是表明PEARLSDG不与任何其他星系相关联并且真正孤立的关键。

此外，光谱中的特定特征对年轻恒星的存在很敏感，因此这些特征的缺失进一步证实了成像数据中年轻恒星缺失的测量结果。

“这完全违背了人们对这样一个矮星系的期望，”卡尔顿说。

这一发现改变了天文学家对星系形成和演化的理解。这表明有可能许多孤立的静止星系正等待被识别，而JWST拥有这样做的工具。

这项研究在一月份的243 AAS新闻发布会上发表:天空中的怪事。