【菜科解读】

詹姆斯-韦伯宇宙望远镜发现110亿光年外具有类似于银河系结构的宇宙岛

詹姆斯-韦伯的遥远宇宙岛图像的蒙太奇，在它们的中心有清晰的条纹。

Gyr=十亿光年，表明这些宇宙岛有多远 美国宇航局/CEERS/德克萨斯大学奥斯汀分校

哈勃（左）和詹姆斯-韦伯（右）看到的110亿光年外的一个名为EGS23205的宇宙岛。

在后者中，该宇宙岛的条带清晰可见 美国宇航局/CEERS/德克萨斯大学奥斯汀分校

（神奇的地球uux.cn）据cnBeta：詹姆斯-韦伯宇宙望远镜正在继续探测比任何其他天文台更深的空间和时间，现在，该仪器发现了110亿光年外具有类似于我们银河系结构的宇宙岛，这对我们理解宇宙岛的形成提出了疑问。

在我们的现代宇宙中，大约三分之二的螺旋宇宙岛是"条形"的（Bars），这意味着它们有一个很大的结构，类似于贯穿其中心的条形。

这是由气体和尘埃从宇宙岛的外围被输送到其核心组成的，为太阳的形成和超大质量黑洞的生长提供了支持。

"条带解决了宇宙岛的供应链问题，"该研究的作者Shardha Jogee说。

"就像我们需要把原材料从港口运到创造新产品的内陆工厂一样，这种结构有力地把气体运到中心区域，在那里气体被迅速转化为新的太阳，其速度通常比银河系其他地方快10到100倍。

"

人们普遍认为，这些条带出现在螺旋宇宙岛演化的某个阶段，因为它们达到了一种"成熟"状态。

研究发现，观察的时间越久，有条纹的宇宙岛的比例就越低，人们认为在某一时刻之前，宇宙中不应该有任何有条带的宇宙岛，因为还没有足够的时间让它们进展。

但是现在，詹姆斯-韦伯宇宙望远镜已经动摇了这个假设。

由于其大型主镜，该天文台被设计为比之前的任何天文台看得更远，而其红外仪器使其能够透过遮蔽哈勃等可见光望远镜的尘埃。

在这项新的研究中，韦伯检查了一系列以前由哈勃观测的遥远宇宙岛，观察它是否能够探测到它们结构中的新详情。

果然，在其中的几个宇宙岛中可以清楚地看到条带，而这些条状物以前看起来只是像圆形的污点。

Jogee说："我看了一眼这些数据，然后我说，'我们要放弃其他一切！'。

在哈勃数据中几乎看不到的条纹在JWST的图像中突然出现，显示了JWST在看到宇宙岛的基本结构方面的很大力量。

"

关键是什么？这些宇宙岛在80亿到110亿光年之外，这意味着它们比想象中更早地进展到了那个高级阶段。

这可能会改变我们对一般宇宙岛演变的理解。

在未来的论文中，该团队计划测试不同的宇宙岛演化模型，以找到与新的观测结果的最佳匹配。

这项研究将发表在《天体物理学杂志通讯》上。

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

宇宙中的幽灵？为什么银河系会有1000亿颗流浪行星？

根据天文学家的研究，银河系中有数千亿颗恒星，大部分这些恒星都伴随着行星。

有些恒星系统只有一两颗行星，比如距离我们4.22光年的比邻星系，而有些恒星系统则拥有七八颗行星，就像我们的太阳系一样。

实际上，很少有孤零零的恒星系统存在。

因此，整个银河系中行星的数量要比恒星的数量多几倍，甚至可能达到了万亿级别。

在这万亿颗行星中，有一部分并不像地球一样围绕着恒星公转，而是属于流浪行星，终日在宇宙中漂泊。

在天文学中，恒星可以看作是行星的母亲。

以我们的太阳系为例，大约46亿年前，含有重元素的分子云坍塌形成了太阳。

在坍塌过程中，太阳产生了足够的引力，使得剩余的重元素逐渐聚集形成行星。

因此，可以说没有太阳就没有地球。

然而，并不是所有的行星都能留在它们所属的恒星系统中。

在新形成的恒星系统中，行星不仅受到恒星的引力影响，还受到周围行星的引力干扰。

根据天文学家进行的模拟研究，像太阳这样的多行星系统在演化过程中，早期至少会有一颗行星受到临近巨行星的引力弹射影响，被弹射到超过第三宇宙速度，成为一颗流浪行星，离开了原本的恒星系统。

除了被弹射出去的行星，还有一部分流浪行星是由于先天因素造成的，它们实际上应该被称为 褐矮星 ，属于失败的恒星。

在宇宙中，恒星的质量下限约为太阳质量的0.07倍，相当于70到80个木星的质量。

只有达到这个质量，恒星的核心区域才能产生足够的压力和温度，进而发生核聚变反应，成为真正的恒星。

然而，在宇宙中也存在一部分质量接近恒星临界点的行星，它们的质量大约为太阳质量的0.06倍或0.065倍，处于一个尴尬的位置，无法成为真正意义上的恒星。

虽然相对于行星而言，这些行星的质量非常大，但它们无法维持核聚变反应，无法产生持续的能量输出，因此被称为褐矮星。

褐矮星和行星之间的界限并不明确，这也是一个科学上的争议点。

一般来说，如果一个天体质量超过了13倍木星质量，它就能够在核心区域产生氘聚变反应，成为一颗真正的恒星。

而质量低于这个界限的天体被认为是褐矮星或者行星。

流浪行星和褐矮星的存在对我们理解宇宙中的天体演化和行星形成过程有着重要的意义。

它们的研究可以帮助我们了解恒星系统的形成和演化过程，以及行星在宇宙中的分布和运动规律。

流浪行星的存在也引发了人们对它们是否可能孕育生命的思考。

尽管流浪行星在宇宙中漂泊，没有稳定的恒星供应能量，但一些科学家认为，在一些特殊的条件下，流浪行星上可能存在适合生命存在的环境。

例如，如果流浪行星有足够的大气层和地下水资源，可能会形成一定的温度和压力条件，为生命的存在提供可能。

目前对于流浪行星上是否存在生命的问题，我们还没有明确的答案。

科学家仍在进行研究和探索，希望能够在未来的观测和实验证据中找到答案。

流浪行星是宇宙中真实存在的一类行星，它们由于各种原因离开了原本所属的恒星系统，漂泊于宇宙中。

它们的存在对我们深入了解宇宙中的行星系统和生命的起源具有重要意义，同时也激发了人们对宇宙中生命存在的想象和探索。