早期宇宙中活跃形成的星系以冷气体为食

发布时间：2024-07-02 15:56:23 栏目：生活

导读 研究人员通过分析宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，确定了三个星系可能在宇宙仅 4 亿至 6 亿年时就已活跃形成。韦伯的数据显示，这

研究人员通过分析宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，确定了三个星系可能在宇宙仅 4 亿至 6 亿年时就已活跃形成。韦伯的数据显示，这些星系周围环绕着气体，研究人员怀疑这些气体几乎完全是氢和氦，这是宇宙中最早存在的元素。韦伯的仪器非常灵敏，它们能够探测到这些星系周围异常多的稠密气体。这些气体最终可能会促进星系中新恒星的形成。



“这些星系就像一片中性、不透明气体海洋中的闪闪发光的岛屿，”论文第一作者、丹麦哥本哈根大学宇宙黎明中心 (DAWN) 天体物理学助理教授卡斯帕·海因茨 (Kasper Heintz) 解释道。“如果没有韦伯望远镜，我们就无法观测到这些非常早期的星系，更不用说了解它们的形成过程了。”

“我们正在逐渐摆脱将星系视为孤立生态系统的观念。在宇宙历史的这个阶段，星系都与星际介质紧密相连，星际介质由细丝和原始气体结构组成，”共同作者、DAWN 博士生 Simone Nielsen 补充道。

在韦伯拍摄的图像中，这些星系看起来像是淡红色的污迹，这就是为什么额外的数据(即 光谱)对团队的结论至关重要。这些光谱显示，这些星系发出的光被大量中性氢气吸收。“这些气体一定非常广泛，覆盖了星系的很大一部分，”合著者、DAWN 教授达拉赫·沃森 (Darach Watson) 说。“这表明我们看到中性氢气聚集成星系。这些气体将继续冷却、凝结并形成新的恒星。”

大爆炸发生几亿年后，宇宙发生了翻天覆地的变化，这一时期被称为 再电离时代。恒星和星系之间的气体大部分是不透明的。整个宇宙的气体直到大爆炸发生后约 10 亿年才完全透明。 星系中的恒星 加热并电离周围的气体，最终使气体变得完全透明。

通过将韦伯数据与恒星形成模型进行匹配，研究人员还发现这些星系主要由年轻恒星组成。“我们看到大量气体储层这一事实也表明这些星系还没有足够的时间形成大多数恒星，”沃森补充道。

这仅仅是一个开始

韦伯不仅实现了 推动其开发和发射的任务目标 ，而且还超越了这些目标。“在韦伯之前，不可能获得这些遥远星系的图像和数据，”合著者兼 DAWN 副教授加布里埃尔·布拉默 (Gabriel Brammer) 解释道。“此外，当我们第一次瞥见数据时，我们就很清楚我们会发现什么——我们几乎是用眼睛发现的。”

还有许多问题需要解决。这些气体具体在哪里?有多少位于星系中心附近——还是在星系外围?这些气体是原始的还是已经被重元素填充?未来还有大量研究工作要做。“下一步是建立大型星系统计样本，并详细量化其特征的普遍性和突出性，”海因茨说。

研究人员的发现得益于 韦伯的宇宙演化早期发布科学(CEERS)调查，其中包括来自望远镜的NIRSpec (近红外光谱仪)的遥远星系光谱 ，并作为韦伯早期发布科学(ERS)计划 的一部分立即发布以支持此类发现 。