宇宙早期星系的进化速度比以前想象的要快
可以看到星系的条带（在中心图像中用一条粗的实心
【菜科解读】
詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的106亿年前星系EGS_31125的灰度图像。
可以看到星系的条带（在中心图像中用一条粗的实心紫色线勾勒，螺旋臂显示为微弱的紫色线）。
来源：uux.cn/Zoe Le Conte
据达勒姆大学：根据100多亿年前的最新研究，宇宙早期的星系没有以前想象的那么混乱，发展得也快得多。
由英国达勒姆大学领导的一个国际天文学家团队使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）发现了宇宙只有几十亿年历史时棒形成的证据。
这项最新研究发表在《皇家天文学会月报》上。
棒是在像银河系这样的盘状或螺旋星系中发现的细长的恒星带。
随着条带的发展，它们调节星系内的恒星形成，将气体推入星系的中心区域，它们的存在告诉科学家，星系已经进入稳定、成熟的阶段。
此前使用哈勃太空望远镜进行的研究已经能够探测到80亿或90亿年前的棒状星系。
但JWST提供的灵敏度和波长范围的增加意味着研究人员能够看到这种现象发生在更远的时间。
这意味着科学家们可能不得不重新思考他们关于宇宙形成早期星系演化的理论。
首席作者、达勒姆大学物理系银河系外天文学中心的博士研究员Zoe Le Conte说：“早期宇宙中的星系成熟速度比我们想象的要快得多。
这真的很令人惊讶，因为你会认为处于那个阶段的宇宙会非常动荡，星系和许多尚未转化为恒星的气体之间会发生大量碰撞。
”。
一张106亿年前星系EGS_31125的灰度图像，在视觉上被归类为强条纹星系（在中心图像中用一条粗的实心紫色线勾勒，螺旋臂显示为微弱的紫色线）。
从左至右：哈勃太空望远镜WFC3 F160W和詹姆斯·韦伯太空望远镜NIRCam F356W和F444W。
这一滤波器比较展示了点扩散函数（PSF）、灵敏度和波长范围对星系图像的影响，特别是在条形图的情况下。
来源：uux.cn/Zoe Le Conte
“然而，多亏了詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们在宇宙生命的早期就看到了很多这样的条纹，这意味着星系在进化过程中处于比以前想象的更稳定的阶段。
这意味着我们必须调整对早期星系进化的看法。
”
研究人员使用JWST来寻找星系中的条带形成，就像在80亿至115亿年前看到的那样。
宇宙本身有137亿年的历史。
在观察到的368个盘状星系中，研究人员发现近20%的星系有棒，是哈勃望远镜观察到的两倍。
合着者之一、达勒姆大学物理系河外天文学中心的Dimitri Gadotti博士指出：“我们发现，早期宇宙中存在的条带比哈勃研究中发现的要多得多，这意味着条带驱动的星系进化发生的时间比之前想象的要长得多。
条带数量多得多这一事实非常令人兴奋。
”。
哈勃太空望远镜拍摄的106亿年前星系EGS_31125的灰度图像。
银河系的酒吧看不见。
来源：uux.cn/Zoe Le Conte
“现在需要仔细审查对宇宙的模拟，看看我们是否得到了与詹姆斯·韦伯的观测结果相同的结果。
我们必须跳出我们认为自己知道的范围。
”
随着研究人员进一步回顾过去，他们看到的棒状星系越来越少。
他们说，这可能是因为宇宙早期的星系可能没有形成得那么好。
目前也没有办法看到较短的星条，即使JWST提供了更大的望远镜功率，也不太容易发现。
研究人员表示，他们现在想调查早期宇宙中更多的星系，看看它们是否也形成了条状。
他们希望最终进一步回顾122亿年的时间，看看酒吧随着时间的推移而增长，以及这种增长背后的机制是什么。
JWST是哈勃太空望远镜的替代品，是有史以来建造的最大、最强大的太空望远镜。
达勒姆大学河外天文中心参与了该望远镜的科学开发，包括用于探测星系和黑洞的中红外仪器（MIRI）。
达勒姆高级仪器中心还为JWST的近红外光谱仪（NIRSpec）集成现场单元仪器制造了一些光学器件。
最新研究还包括加拿大维多利亚大学达勒姆大学计算宇宙学研究所的科学家；英国曼彻斯特大学乔德雷尔银行天体物理中心；欧洲南方天文台；大韩民国庆浦国立大学天文和大气科学系；德国马克斯·普朗克天文研究所；艾克斯马赛大学，法国。
饥饿的黑洞喷射出明亮的X射线，其温度是太阳的6万倍
简单来说，类星体是黑洞，当它们以星系中心的气体为食时，明亮、高能的电磁辐射射流从它们的两侧射出。
该团队用X射线拍摄的类星体被称为SMSS j 114447.77–430859.3(j 1144)，是过去90亿年宇宙历史中看到的此类物体中最明亮的例子。
这颗类星体位于距离地球约96亿光年的星系中心，位于半人马座和九头蛇星座之间的天空中，比太阳亮约100万亿倍。
像J1144这样的类星体非常明亮，它们经常比所在星系中每颗恒星的光总和还要亮。
它们是所谓的活动星系核(AGN)的例子，只有在距离地球很远的地方才能发现，因此是在早期宇宙中。
研究类星体可以让天文学家对这些强大的宇宙事件及其对银河系环境的影响有更详细的了解。
科学家们推断，在早期宇宙中发现类星体的原因是大爆炸后不久星系中的气体和尘埃更丰富。
这意味着它们拥有足够的燃料，允许其中心黑洞为几乎整个电磁光谱的明亮发射提供动力，包括低能无线电，红外，可见光，紫外波长和高能X射线波长。
J1144最初是由南方巡天望远镜(SMSS)于2022年在可见光下发现的。
为了跟进这一发现，由马克斯·普朗克地外物理研究所(MPE)博士候选人Zsofi Igo领导的团队结合了几个太空天文台的观测结果。
其中包括光谱-伦琴-伽马(SRG)天文台的eROSITA仪器、欧空局XMM-Newton天文台、美国航天局的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)和美国航天局的Neil Gehrels Swift天文台。
这种数据组合使天文学家能够测量来自类星体的X射线的温度，发现它们大约为6.3亿华氏度(3.5亿摄氏度)。
这比太阳表面的温度高了惊人的6万倍。
该团队还能够估算出这些排放背后黑洞的质量，发现它大约是太阳的100亿倍。
不仅如此，J1144的超大质量黑洞进食速度如此之快，以每年100个太阳的速度增长。
然而，并不是这个黑洞周围的所有气体都被注入其中。
科学家们发现，一些气体正以极其强大的风的形式从类星体中喷出，向其周围的星系注入大量能量。
该团队还发现，J1144有一个特征，使其区别于其他类星体:它发出的X射线光在几个地球日的时间尺度上变化。
对于拥有这种大小黑洞的类星体来说，其X射线的可变性通常是在几个月甚至几年的时间尺度上。
Kammoun补充说:“我们非常惊讶的是，尽管它具有极大的能量，但以前的X射线天文台从未观测到它。
”。
“对这一来源的新监测活动将于今年6月开始，这可能会揭示这一独特来源的更多惊喜。
”该小组的研究发表在皇家天文学会月刊上。
遥远星系中发现一个黑洞正在反复蚕食一颗类似太阳的恒星
该物体预示着一个快速科学的新时代，这是由一种分析卫星X射线望远镜 XRT数据的新方法实现的。
Swift的硬件、软件及其国际团队的技能使其能够在其一生中适应新的天体物理学领域，英国莱斯特大学的天体物理学家、Swift团队的长期成员Phil Evans说。
尼尔·格里尔斯，这个与任务同名的人，监督并鼓励了许多这样的转变。
现在，有了这种新的能力，它可以进行更酷的科学研究。
埃文斯领导了一项关于这颗不幸的恒星及其饥饿黑洞的研究，统称为雨燕J023017.0+283603 或简称雨燕J0230，该研究发表在9月7日的《自然天文学》上。
当一颗恒星离一个巨大的黑洞太近时，重力会产生强烈的潮汐，将这颗恒星分裂成一股气流。
前缘围绕黑洞摆动，后缘逃离系统。
这些破坏性事件被称为潮汐扰乱事件。
天文学家认为它们是碎片与已经围绕黑洞运行的物质盘碰撞时产生的多波长光的耀斑。
最近，天文学家一直在研究这种现象的变化，他们称之为部分或重复的潮汐中断。
在这些事件中，每当轨道运行的恒星经过黑洞附近时，恒星就会向外凸出并脱落物质，但仍然存在。
这个过程一直重复，直到恒星失去太多气体，最后分裂。
单个恒星和黑洞系统的特征决定了科学家观察到的发射类型，从而产生了一系列可以分类的行为。
以前的例子包括每114天发生一次的爆发，可能是由一颗围绕质量为太阳7800万倍的黑洞运行的巨星引起的。
另一个围绕一个质量是太阳40万倍的黑洞每9小时重现一次，很可能是由一个叫做白矮星的轨道恒星煤渣引起的。
雨燕J0230发生在5亿光年以外的一个名为2MASX J02301709+2836050的星系中，由夏威夷的Pan-STARRS望远镜拍摄。
鸣谢:uux.cn/尼尔·波尔研究所/丹尼尔·马莱萨尼2022年6月22日，XRT首次捕获雨燕J0230。
它在大约5亿光年外的北三角座星系中发光。
斯威夫特的XRT大约每隔几周就观察到同一地点的另外九次爆发。
埃文斯和他的团队提出，雨燕J0230是一颗类似太阳的恒星围绕一个质量超过20万倍太阳的黑洞运行时的重复潮汐扰动。
他们估计这颗恒星每经过一次就会失去大约三个地球质量的物质。
这个系统在其他类型的可疑重复破裂之间提供了一座桥梁，并允许科学家模拟不同恒星类型和黑洞大小之间的相互作用如何影响我们观察到的东西。
我们在雨燕的紫外线/光学望远镜收集的数据中搜索了又搜索，寻找事件变亮，伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室 MSSL的研究员爱丽丝·布里维尔德说，她从卫星发射前就开始研究仪器。
但是没有任何迹象。
银河系的可变性完全体现在X射线上。
这有助于排除一些其他潜在的原因。
雨燕J0230的发现之所以成为可能，要归功于Evans开发的一种新的自动搜索XRT观测的方法，称为雨燕X射线瞬态探测器。
在该仪器观察到一部分天空后，数据被传输到地面，该程序将其与同一地点以前的XRT快照进行比较。
如果X射线天空的这一部分发生了变化，科学家就会收到警报。
在雨燕J0230的情况下，埃文斯和他的同事能够迅速协调该地区的其他观测。
Swift最初被设计用来研究伽马射线爆发，这是宇宙中最强大的爆炸。
然而，自卫星发射以来，科学家们已经认识到它有能力研究一系列天体，如潮汐破裂和彗星。
雨燕J0230是在菲尔启动他的计划后大约两个月才被发现的，位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的该任务首席研究员s·布拉德利·岑科说。
这对探测器识别其他瞬态事件的能力以及Swift未来探索新的科学空间来说是一个好兆头。
戈达德与宾夕法尼亚州立大学、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室和弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普·格鲁曼航天系统公司合作管理雨燕任务。
其他合作伙伴包括莱斯特大学、MSSL大学、意大利布雷拉天文台和意大利航天局。
