發現第一個像年輕銀河系一樣輕的活躍星系 _美國

據美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心：美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡首次探測到并“稱重”了一個星系，該星系不僅存在于大爆炸后約6億年，而且與我們銀河系在同一發展階段的質量相似。韋伯在這個時期探測到的其他星系質量要大得多。這個星系被稱為螢火蟲閃光星系，它閃耀著10個星團，研究人員對每個星團都進行了詳細的研究。
圖像A:MACS J1423星系團中的螢火蟲閃耀星系和伴星（NIRCam圖像）

天文學家首次使用美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現了一個綽號為螢火蟲閃閃發光的星系，它不僅在大爆炸后約6億年的恒星聚集和形成過程中，而且如果我們能在它發展的過程中“倒撥時鐘”對其進行稱重，它的重量也與我們的銀河系大致相同。兩個伴星系就在附近，這可能最終會影響這個星系在數十億年內形成和積累質量的方式。圖像：美國國家航空航天局、歐洲航天局、加拿大航天局、STScI、Chris Willott（加拿大國家研究委員會）、Lamiya Mowla（韋爾斯利學院）、Kartheik Iyer（哥倫比亞大學）
“我不認為有可能將宇宙中如此早期存在的星系分解成如此多的不同組成部分，更不用說發現它在形成過程中的質量與我們自己的星系相似了，”該論文的共同主要作者、馬薩諸塞州韋爾斯利學院的助理教授Lamiya Mowla說。“這個小星系內部發生了很多事情，包括恒星形成的許多不同階段。”
韋伯能夠清晰地拍攝銀河系的細節有兩個原因。一個是宇宙的好處：一個巨大的前景星系團通過一種稱為引力透鏡的自然效應從根本上增強了遙遠星系的外觀。當與望遠鏡在高分辨率紅外光方面的專業化相結合時，韋伯提供了關于星系內容的前所未有的新數據。
圖像B：星系團MACS J1423（NIRCam圖像）

在這張來自美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的圖像中，數千個閃閃發光的星系被它們自己的引力束縛在一起，組成了一個被正式歸類為MACS J1423的巨大星系團。最大的亮白色橢圓星系是一個超巨星橢圓星系。星系團的作用就像一個透鏡，放大和扭曲其背后物體的光線，這種效應被稱為引力透鏡效應。圖像：美國國家航空航天局、歐洲航天局、加拿大航天局、STScI、Chris Willott（加拿大國家研究委員會）、Lamiya Mowla（韋爾斯利學院）、Kartheik Iyer（哥倫比亞大學）
“如果沒有這個引力透鏡的好處，我們就無法解析這個星系，”紐約哥倫比亞大學的共同主要作者、美國國家航空航天局哈勃研究員Kartheik Iyer說。“我們知道，根據目前的物理學，我們可以期待它，但令人驚訝的是，我們居然看到了它。”
Mowla在Webb的圖像中發現了這個星系，他被其閃閃發光的星團所吸引，因為閃閃發光的物體通常表明它們是極其塊狀和復雜的。由于該星系在溫暖的夏夜看起來像一個“閃光”或一群閃電蟲，他們將其命名為螢火蟲閃光星系。
重建星系的外觀
研究小組模擬了如果星系沒有被拉伸，它可能會是什么樣子，并發現它類似于一個細長的雨滴。它內部懸掛著兩個星團，頂部有兩個，底部有八個。Iyer說：“我們的重建表明，活躍形成的恒星團被其他未解析恒星的漫射光包圍著。” 。“這個星系實際上正在組裝過程中。”
韋伯的數據顯示，螢火蟲閃光星系較小，屬于低質量星系。數十億年后，它才能形成完整的重量和獨特的形狀。Mowla說：“韋伯向我們展示的大多數其他星系都沒有被放大或拉伸，我們無法單獨看到它們的‘構建塊’ 。通過螢火蟲閃光，我們正在見證一個星系一塊一塊地組裝起來。” 。
伸展開來，閃閃發光，準備進行仔細分析
由于該星系被扭曲成一個長弧形，研究人員很容易就能分辨出10個不同的星團，它們發出了銀河系的大部分光線。它們在這里以粉紅色、紫色和藍色的色調表示。韋伯圖像中的這些顏色及其支持光譜證實，恒星形成并不是在這個星系中同時發生的，而是在時間上交錯發生的。
“這個星系有各種各樣的星團，值得注意的是，我們可以在宇宙的早期單獨看到它們， ”加拿大赫茨伯格天文學和天體物理學研究中心國家研究委員會的Chris Willott說，他是該觀測計劃的合著者和首席研究員。“每一團恒星都在經歷不同的形成或演化階段。”
該星系的投影形狀表明，其恒星尚未形成中心凸起或薄而扁平的圓盤，這是該星系仍在形成的另一個證據。
圖C：早期宇宙中螢火蟲閃耀星系的插圖（藝術家概念）

這個藝術家的概念描繪了大爆炸后約6億年螢火蟲閃光星系的重建，如果它沒有被稱為引力透鏡的自然效應拉伸和扭曲的話。此圖基于美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的圖像和數據。插圖：美國國家航空航天局、歐洲航天局、加拿大航天局、拉爾夫·克勞福德（STScI）。科學：拉米婭·莫拉（韋爾斯利學院）、紀堯姆·德斯佩雷斯（圣瑪麗大學）
“發光”的同伴
研究人員無法預測這個無序的星系將如何在數十億年內建立和形成，但研究小組證實，有兩個星系“懸掛”在一個狹窄的周界內，可能會影響它在數十億年里如何建立質量。
螢火蟲閃閃發光距離它的第一個伴星只有6500光年，它的第二個伴星相距42000光年。作為背景，完全形成的銀河系大約有10萬光年寬，這三個星系都可以容納在它里面。它的伴星不僅非常接近，研究人員還認為它們正在繞著彼此運行。
每當一個星系經過另一個星系時，氣體就會凝結并冷卻，使新恒星形成團塊，增加星系的質量。“長期以來，人們一直預測早期宇宙中的星系是通過與其他較小星系的連續相互作用和合并形成的，”日本京都大學的合著者兼博士生Yoshihisa Asada說。“我們可能正在見證這一過程。”
該團隊的研究依賴于Webb的CAnadian NIRISS無偏星團調查（CANUCS）的數據，其中包括NIRCam（近紅外相機）的近紅外圖像和NIRSpec（近紅外光譜儀）上的微光閘陣列的光譜。CANUCS的數據有意覆蓋了美國國家航空航天局哈勃太空望遠鏡在其哈勃星團透鏡和超新星調查（CLASH）計劃中成像的一個區域。
這項工作已于2024年12月11日發表在《自然》雜志上。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的空間科學天文臺。韋伯正在解開太陽系的謎團，展望其他恒星周圍的遙遠世界，探索我們宇宙的神秘結構和起源以及我們在其中的位置。韋伯是美國國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導的一個國際項目。