詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)了迄今為止最遙遠的兩個星系 _太空

JWST對潘多拉星團的看法。這就是為新的星系發(fā)現(xiàn)充當引力透鏡的星團。(圖片鳴謝:美國國家航空航天局、歐空局、加空局、I. Labbe(史文朋理工大學)、R. Bezanson(匹茲堡大學)、A. Pagan (STScI))
據(jù)美國太空網(wǎng)（基思·庫珀）：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)的鷹眼發(fā)現(xiàn)了有史以來第二和第四遙遠的星系，支持了大爆炸理論描述的星系形成的基本圖片。
這一發(fā)現(xiàn)之所以成為可能，要感謝一個巨大的引力透鏡的巨大幫助，它的形式是被稱為Abell 2744的星系團，綽號為潘多拉星系團，距離我們大約35億光年。星系團的巨大引力扭曲了時空結(jié)構(gòu)，足以放大更遙遠星系的光線。
利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡搜索被這個宇宙透鏡放大的早期星系，賓夕法尼亞州立大學埃伯利科學學院的王冰潔和JWST揭開(再電離時代之前的超深NIRSpec和NIRCam觀測)團隊的成員發(fā)現(xiàn)了兩個有史以來最高紅移的星系。
宇宙學紅移是光波長的拉伸，由宇宙的持續(xù)膨脹引起。一個星系越遙遠，當星系的光穿越空間到達我們這里時，宇宙膨脹得越多，因此，光的波長被拉伸得越多。隨著波長以這種方式被拉長，它們從更窄、更藍的波長變成更紅的波長，最終落入電磁波譜中不可見的紅外區(qū)域。宇宙大爆炸后3億至4億年間存在的星系的光線被拉伸到人類無法看到的紅外波長，但確實可以被JWST的近紅外相機(NIRCam)和近紅外光譜儀(NIRSPec)檢測到。
王和她的團隊能夠識別兩個高紅移星系的透鏡圖像。其中一個被命名為UNCOVER-z13(“z”是“紅移”的簡寫)，紅移為13.079，確認它是已知第二遙遠的星系。(最遙遠的確認星系是JADES-GS-z13-0，它也是由JWST在2022年發(fā)現(xiàn)的，紅移為13.2 。)我們看到UNCOVER-z13，因為它在大爆炸后僅存在了3.3億年。
最近發(fā)現(xiàn)的另一個星系UNCOVER-z12的紅移為12.393 ，在有史以來最遙遠的星系中排名第四。我們看到的這個領(lǐng)域是宇宙大爆炸后的3.5億年。

潘多拉星團Abell 2744的圖像，由JWST發(fā)現(xiàn)的兩個高紅移星系作為插圖。(圖片鳴謝:群像:美國國家航空航天局/UNCOVER(貝贊森等人)；插圖:/揭開(王等)；作曲:Dani Zemba/賓夕法尼亞州立大學。)
這兩個未被發(fā)現(xiàn)的星系的不同之處在于它們的外觀。在類似的高紅移下看到的其他星系似乎是點狀的，表明它們非常小——只有幾百光年寬。另一方面，未被發(fā)現(xiàn)的星系是有結(jié)構(gòu)的。
王在一份聲明中說:“以前在這些距離發(fā)現(xiàn)的星系…在我們的圖像中顯示為一個點。” 。“但我們的一個看起來細長，幾乎像一顆花生，另一個看起來像一個毛茸茸的球。”
這些星系也更大， UNCOVER-z12的邊緣盤寬約2000光年，比這個時代看到的其他星系大6倍。
“目前還不清楚大小的差異是否是由于恒星如何形成或它們形成后發(fā)生了什么，但星系屬性的多樣性真的很有趣，”王說。“這些早期星系預(yù)計由類似的材料形成，但它們已經(jīng)顯示出彼此非常不同的跡象。”
盡管星系性質(zhì)的二分法，即使在宇宙的早期階段，也令人大開眼界，但這兩個新發(fā)現(xiàn)的領(lǐng)域都有強烈支持大爆炸模型的一般特征。這個模型描述了在我們的宇宙創(chuàng)造之后，星系如何在通過與其他星系和氣體云的合并而快速增長之前，以小生命開始。
這種增長反過來刺激了更多的恒星形成，最終增加了年輕星系中元素的豐度和種類，給它們帶來了比氫和氦更重的物質(zhì) 。賓夕法尼亞州立大學天文學和天體物理學助理教授喬爾·萊賈(Joel Leja)是王團隊的合作研究員，他在聲明中說，UNCOVER發(fā)現(xiàn)的星系年輕，體積?。?重元素豐度低，正在積極形成恒星，所有這些都支持“大爆炸理論的整個范式” 。
有趣的是，JWST有能力看到比uncovered-z13和-z12更高的紅移星系，這意味著它們會更年輕——但它沒有檢測到任何被潘多拉星團透鏡化的星系。“這可能意味著星系在那之前沒有形成，我們不會在更遠的地方發(fā)現(xiàn)任何東西，”Leja說。“或者這可能意味著我們沒有足夠幸運地擁有我們的小窗口。”
天文學家將繼續(xù)尋找，使用大量的透鏡星團來打開深入宇宙的新窗口，以尋找一些首批星系。
這一發(fā)現(xiàn)于周一(11月13日)發(fā)表在《天體物理學雜志快報》上。