詹姆斯·韦伯太空望远镜在GN

五毒男孩又

GN-z11位于大熊座，位于大天文台起源深度调查项目正在研究的天空区域。（图片来源：NASA/ESA/CSA/STScI/Brant Robertson（加州大学圣克鲁斯分校）/Ben Johnson（CfA）/Sandro Taccella（剑桥大学）/Marcia Rieke（亚利桑那大学）/Daniel Eisenstein（CfA.）。）

（）据美国太空网（Keith Cooper）：由于詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的观测，宇宙中存在第一代恒星的证据已经浮出水面。证据位于已知最遥远的星系之一。

该星系被命名为GN-z11，于2015年由哈勃太空望远镜发现，在詹姆斯·韦伯太空望远镜发射之前，它被认为是已知最遥远的星系。红移为10.6，谈论它存在多久而不是距离多远更有意义。这是因为我们看到GN-z11时，它距离大爆炸只有4.3亿年，因为它的光到达我们宇宙的角落所需的时间。相比之下，今天的宇宙有138亿年的历史。

因此，GN-z11是JWST研究的主要目标。现在，两篇新论文描述了关于GN-z11的深刻发现，揭示了早期宇宙中存在的星系如何生长的重要细节。

GN-z11是已知的在这种特定红移下最明亮的星系，事实上，这已经成为JWST在早期宇宙中几乎经常发现的高红移星系的共同主题。它们中的许多看起来比我们的星系形成模型预测的要亮得多。这些预测是基于宇宙学的标准模型。

现在，JWST的新观察结果似乎揭示了正在发生的事情。

由剑桥大学的Roberto Maiolino领导的一个天文团队用JWST的两个近红外仪器，近红外相机（NIRCam）和近红外光谱仪（NIRSpec）探测了GN-z11。研究人员发现了第一代恒星，即第三类恒星的证据，以及超大质量黑洞吞噬大量物质并以惊人的速度增长的证据。

科学家可以根据恒星的重元素丰度来计算恒星的年龄，这些重元素是由前几代恒星形成的，这些恒星是由生存和死亡的，并将这些重元素喷入太空，最终在恒星形成区域回收，形成新的恒星体。在过去五六十亿年中形成的最年轻的恒星被称为第一类恒星，其重元素丰度最高。我们的太阳是第一类恒星。较老的恒星含有较少的重元素，因为在它们之前的恒星世代较少。我们称之为第二类恒星，它们生活在银河系最古老的区域。

然而，到目前为止，第三族恒星一直是纯粹的假设。



原始氦气团的光谱为第一批恒星提供了证据。（图片来源：NASA/ESA/CSA/Ralf Crawford（STScI））

这些恒星将是最早形成的恒星，因为在它们之前没有其他恒星，所以它们不含重元素，只由大爆炸期间锻造的原始氢和氦制成。这些第一颗恒星也被认为非常明亮，质量至少相当于几百个太阳。

尽管天文学家还没有直接看到第三族恒星，但马约利诺的团队在GN-z11中检测到了它们的间接证据。NIRSpec在GN-z11的边缘附近观察到一团电离氦。

Maiolino在一份声明中说：“除了氦，我们没有看到任何其他东西，这表明这个星团一定相当原始。”。“这是这些时代在特别大质量星系附近的理论和模拟所预期的——光环中应该有一些原始气体存在，这些气体可能会坍塌并形成第三类恒星。”

这种氦气正被产生大量紫外线的物质电离，这种物质被推断为第三人口恒星。所看到的氦很可能是这些恒星形成过程中遗留下来的物质。电离所有这些气体所需的紫外线总量总共需要大约60万太阳质量的恒星，其总亮度是太阳的20万亿倍。这些数字表明，像GN-z11这样的遥远星系比现代宇宙中的星系更善于形成大质量恒星。

与此同时，根据第二组结果，Maiolino的团队还发现了GN-z11中心存在200万太阳质量黑洞的证据。

Maiolino在同一份声明中说：“我们发现了在超大质量黑洞附近常见的密度极高的气体。”。“这是GN-z11托管一个吞噬物质的黑洞的第一个明确信号。”

该团队还探测到一股强大的辐射雨夹雪从围绕黑洞旋转的物质吸积盘上流出，以及通常在吸积黑洞附近发现的电离化学元素。研究小组表示，这是迄今为止发现的距离最远的超大质量黑洞，其贪食的欲望导致其吸积盘变得致密、炽热、明亮。研究人员认为，这一点，再加上第三人口恒星，正是GN-z11如此明亮的原因，而没有打破一些人过早声称的标准宇宙学。

对电离氦团和第三族恒星的研究已被《天文学与天体物理学》杂志接受发表，预印本可在此处找到。与此同时，关于NIRCam对黑洞观测的研究于1月17日发表在《自然》杂志上。