美國(guó)國(guó)家航空航天局的韋伯深入研究了盤狀星系的結(jié)構(gòu)起源 _美國(guó)

天文學(xué)家從美國(guó)國(guó)家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)中提取了111個(gè)邊緣星系的樣本進(jìn)行分析。該團(tuán)隊(duì)的分析表明，厚盤首先形成，薄盤隨后形成。這個(gè)過程何時(shí)發(fā)生取決于星系的質(zhì)量。來源：美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐洲航天局、加拿大航天局、T.Tsukui（澳大利亞國(guó)立大學(xué)）。
據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局：現(xiàn)今的盤狀星系通常包含一個(gè)厚厚的、充滿恒星的外盤和一個(gè)嵌入的薄恒星盤。例如，我們銀河系的厚盤大約有3000光年高，薄盤大約有1000光年厚。
這種雙磁盤結(jié)構(gòu)是如何以及為什么形成的？通過分析美國(guó)國(guó)家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的多個(gè)觀測(cè)項(xiàng)目的檔案數(shù)據(jù)，一組天文學(xué)家更接近答案，也更了解盤狀星系的起源。
該團(tuán)隊(duì)仔細(xì)識(shí)別、視覺驗(yàn)證和分析了111個(gè)不同時(shí)期的盤邊星系的統(tǒng)計(jì)樣本，這些星系的歷史可以追溯到110億年前（或大爆炸后約28億年）。這是科學(xué)家們首次研究跨越如此遙遠(yuǎn)距離的厚盤和薄盤結(jié)構(gòu)，彌合了探索早期宇宙的觀察者和試圖了解我們自己星系歷史的銀河系考古學(xué)家之間的差距。
該論文的第一作者、堪培拉澳大利亞國(guó)立大學(xué)的研究員Takafumi Tsukui說：“這種在高紅移或早期宇宙中對(duì)圓盤厚度的獨(dú)特測(cè)量，是理論研究的基準(zhǔn)，只有韋伯才有可能做到。” 。“通常，較老的厚盤狀恒星是暗淡的，而年輕的薄盤狀恒星比整個(gè)星系都亮。但是，憑借韋伯的分辨率和獨(dú)特的能力，我們可以分辨出星系的兩個(gè)盤狀結(jié)構(gòu)，并分別測(cè)量它們的厚度。”
通過在宇宙學(xué)時(shí)間內(nèi)分析這111個(gè)目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)能夠研究單盤星系和雙盤星系。他們的結(jié)果表明，星系首先形成厚盤，然后形成薄盤。發(fā)生這種情況的時(shí)間取決于星系的質(zhì)量：大約80億年前，高質(zhì)量的單盤星系轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)盤結(jié)構(gòu) 。相比之下，低質(zhì)量、單盤星系在大約40億年前形成了它們嵌入的薄盤。
堪培拉澳大利亞國(guó)立大學(xué)該論文的合著者艾米麗·維斯諾斯基說：“這是第一次有可能在更高的紅移下解析薄恒星盤。真正新穎的是發(fā)現(xiàn)薄恒星盤何時(shí)開始出現(xiàn) 。” 。“看到80億年前甚至更早的薄恒星盤，令人驚訝。”
為了解釋這種從單一厚盤到厚薄盤的轉(zhuǎn)變，以及高質(zhì)量星系和低質(zhì)量星系的時(shí)間差異，研究小組超越了星系樣本的初始邊緣，檢查了阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）和地面調(diào)查顯示氣體運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù) 。
通過考慮星系氣盤的運(yùn)動(dòng)，研究小組發(fā)現(xiàn)他們的結(jié)果與“湍流氣盤”情景一致，這是解釋厚盤和薄盤形成過程的三個(gè)主要假設(shè)之一。在這種情況下，早期宇宙中的湍流氣體盤會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的恒星形成，形成一個(gè)厚厚的恒星盤。當(dāng)恒星形成時(shí)，它們會(huì)穩(wěn)定氣體盤，使其變得不那么湍流，從而變得更薄。
由于大質(zhì)量星系可以更有效地將氣體轉(zhuǎn)化為恒星，因此它們比低質(zhì)量星系更快地沉降，從而導(dǎo)致薄盤的早期形成。該團(tuán)隊(duì)指出，厚盤和薄盤的形成不是孤立的事件：厚盤隨著星系的發(fā)展而繼續(xù)增長(zhǎng) ，盡管它的增長(zhǎng)速度比薄盤慢。
韋伯的靈敏度使天文學(xué)家能夠在早期以前所未有的清晰度觀測(cè)到更小、更暗的星系，類似于我們自己的星系。在這項(xiàng)研究中，研究小組指出，從厚盤到厚盤和薄盤的過渡期大致與銀河系薄盤的形成相吻合。借助韋伯，天文學(xué)家將能夠進(jìn)一步研究類似銀河系的祖先——在銀河系之前的星系——這可能有助于解釋我們銀河系的形成歷史。
未來，該團(tuán)隊(duì)打算將其他數(shù)據(jù)點(diǎn)納入他們的星系邊緣樣本中。
Tsukui說：“雖然這項(xiàng)研究在結(jié)構(gòu)上區(qū)分了薄盤和厚盤，但我們還想探索更多。” 。“我們想添加人們通常從附近星系獲得的信息類型，如恒星運(yùn)動(dòng)、年齡和金屬豐度。通過這樣做，我們可以彌合遠(yuǎn)近星系的見解，并深化我們對(duì)盤形成的理解。”
這些結(jié)果發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的空間科學(xué)天文臺(tái) 。韋伯正在解開太陽系的謎團(tuán)，展望其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢?。韋伯是美國(guó)國(guó)家航空航天局及其合作伙伴歐洲航天局和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際項(xiàng)目。