【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。

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天文学家重建星系演化史

## 艺术家构想图展示了巨型螺旋星系NGC1365与一个较小伴星系发生碰撞并逐渐并合的过程，这一过程激发了剧烈的恒星形成活动，并导致气体及重元素的重新分布。

天文学家运用一种新型空间考古学技术，通过分析星系气体中的化学特征，重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。

图片来源：MelissaWeiss／哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹，天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。

这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。

由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队，首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系，以揭示其演化历史。

该方法通过分析空间中遗留的化学特征，重建星系的形成与演化过程。

这项研究成果发表于《自然天文学》杂志，提出了一种强大的新方法，用于重建遥远星系的演化历史。

该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。

这是我们首次在银河系以外的星系中，以如此精细的程度应用化学考古学方法。

论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说，我们希望理解自身起源：银河系是如何形成的？我们今天呼吸的氧气又是如何产生的？ 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究，研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据，这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。

他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系，这种朝向使其细节更易于观测。

这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。

年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光，激发周围气体。

这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。

通过分析这些光谱模式，科学家能够研究元素在星系中的分布情况。

天文学家长期以来一直知道，星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素，而外围区域则较少。

这些分布模式受到多种过程的影响，包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动，以及与其他星系过去的相互作用。

螺旋星系NGC1365的六幅视图，源自其光谱测光数据立方体，该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。

最左侧为宽带图像，通过平衡B（蓝）、V（可见光）和R（红）波段的连续谱图像，近似呈现人眼所见的星系外观。

其右侧为窄带图像，从TYPHOON数据立方体中提取，中心波长对准电离氢的Hα谱线。

单个HII区清晰可见，这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量，勾勒出两条宏伟的旋臂结构。

接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线（氮、硫以及三种诊断线的合成图像）为中心的数据切片。

最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。

致谢：B.Madore，卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化，并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对，研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。

这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程，时间跨度从宇宙早期延续至今。

他们的分析表明，该星系的中心区域形成较早，并迅速富集了氧元素。

相比之下，外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。

外侧的旋臂似乎形成时间较晚，很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。

看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近，非常令人兴奋，哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。

这项研究显示，我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。

一种理解星系的新工具 总体而言，研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统，随后通过多次与较小邻近星系的并合，逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。

凯利表示，这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史，从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。

这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。

我认为，这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式，因为该项目中理论研究与观测工作各占一半，二者缺一不可。

唯有理论与观测紧密结合，才能得出这些结论。

这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系，有助于科学家更深入地理解银河系的起源，并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。

所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗？凯利问道，它们的形成过程是否存在差异？它们现在的氧元素分布在哪里？我们的银河系在哪些方面有所不同，或者是否具有独特之处？这些问题正是我们想要解答的。

BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处