詹姆斯·韦伯太空望远镜发现矮星系足以重塑整个早期宇宙

作者:小菜 更新时间:2025-02-01 点击数:
简介:一幅插图显示了詹姆斯·韦伯太空望远镜正在研究一组矮星系。

(图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局/欧空局/罗伯特

【菜科解读】


一幅插图显示了詹姆斯·韦伯太空望远镜正在研究一组矮星系。

(图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局/欧空局/罗伯特·李)


(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(罗伯特·李):天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)和阿尔伯特·爱因斯坦100多年前预测的效应发现,早期宇宙中的小星系产生了巨大的冲击力,在不到10亿年的时间里塑造了整个宇宙。


国际研究小组发现,这些星系类似于今天存在的矮星系,在宇宙大爆炸后5亿至9亿年的宇宙演化的关键阶段发挥了至关重要的作用。

科学家们说,这些小星系在新生宇宙中的数量也远远超过较大的星系,并补充说,这些领域可能提供了称为宇宙再电离过程所需的大部分能量。

宇宙再电离对宇宙的成长和发展至关重要。


“我们真的在谈论整个宇宙的全球性转变,”研究第一作者、巴黎天体物理研究所的天文学家哈基姆·阿泰克告诉Space.com。

“最令人惊讶的是这些微弱的小星系拥有如此强大的能量,它们累积的辐射可以改变整个宇宙。


重大变革背后的微小驱动力


在大爆炸发生约3.8亿年前,在一个被称为重组时代的时期,现在已有138亿年历史的宇宙一直是不透明和黑暗的。

这是因为在其致密和超热状态下,自由电子无休止地围绕称为光子的光粒子反弹。


然而,后来在重组时期,宇宙已经膨胀和冷却到足以允许电子与质子结合并产生第一批氢原子,这是宇宙中最轻和最简单的元素。

自由电子的消失意味着光子突然可以自由旅行,因此,宇宙的“黑暗时代”结束了。

宇宙突然变得对光透明。

这种“第一道光”今天可以以宇宙化石的形式看到,宇宙化石均匀地充满了宇宙,称为“宇宙微波背景”或“CMB”。


因为电子和质子具有相等但相反的电荷,所以这些最初的原子是电中性的,但它们很快会经历另一次转变。


4亿年后,第一批恒星和星系形成——然后,在再电离时代,宇宙中的主要元素中性氢转化为带电粒子。

这些粒子被称为离子。

电离是由电子吸收光子并增加其能量,从原子中挣脱出来引起的。

直到现在,科学家们还不确定这种电离辐射来自哪里。



宇宙的演化伴随着宇宙黑暗时代的结束。

(图片鸣谢:uux.cn/美国国家航空航天局)


再电离背后的辐射源嫌疑人包括超大质量黑洞,它们以周围吸积盘的气体为食——导致这些区域喷射高能辐射——质量超过10亿个太阳的大星系和质量小于10亿个太阳的小星系。


“实际上,我们已经就这个问题争论了几十年,无论是大质量黑洞还是大质量星系。

甚至还有一些奇特的解释,比如暗物质湮灭产生了电离辐射,”Atek说,“最佳候选之一是星系,现在我们已经证明小星系的贡献是巨大的。


“我们没想到小星系会如此高效地产生电离辐射。

即使对于正常大小的星系来说,这也比我们预期的高四倍。


长期以来,确定较小的矮星系是这种电离辐射的主要来源是一项挑战,因为它们非常微弱。


“很难获得这种信息和这些观测结果,但JWST具有红外光谱能力。

事实上,我们建造JWST的原因之一是为了了解再电离时代发生了什么,”阿雷克说。


即使有JWST令人印象深刻的红外观测能力,如果没有阿尔伯特·爱因斯坦的帮助,也不可能发现这些矮星系——更具体地说,如果没有他1915年的广义相对论及其预测的光效应的帮助。


阿尔伯特·爱因斯坦伸出援手


广义相对论认为所有有质量的物体都会扭曲时空结构,事实上,时空是一个名为“时空”的单一实体。

该理论认为,我们对重力的感知是这种弯曲的结果。

一个物体的质量越大,时空的曲率就越“极端”。

因此,它的引力效应越强。


这种曲率不仅会告诉行星如何在恒星周围的轨道上运动,进而告诉这些恒星体如何围绕它们所在星系中心的超大质量黑洞运行,而且它还会改变来自恒星的光的路径。


来自背景光源的光在向地球传播时可以在前景物体周围采取不同的路径,并且该路径越靠近质量大的物体,它就越“弯曲”因此,由于前景或“透镜”物体的影响,来自同一物体的光可以在不同的时间到达地球。



一张图显示了来自背景物体的光如何被前景物体弯曲。

(图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局、欧空局和l .卡尔阿达)


这种透镜效应可以改变天空中背景物体的位置,或者使背景物体出现在同一张天空图像的多个位置。

其他时候,来自背景物体的光被放大,因此该物体在天空中被放大。


这种效应被称为“引力透镜效应”,JWST一直在利用它来观察时间之初的古老星系,这在其他情况下是不可能看到的。


为了观察新研究的遥远和早期矮星系,并分析它们发出的光,JWST使用了一个名为Abell 2744的星系团作为引力透镜。

“即使对于JWST星系来说,这些小星系也非常微弱,所以我们需要增加引力透镜来放大来自它们的通量,”Atek说。


随着再电离之谜的潜在解决,该团队现在的目标是通过另一个名为“惊鸿一瞥”的JWST项目将这项研究扩展到更大的规模。

研究人员将首先尝试确认这项研究中研究的特定位置代表了宇宙中星系的平均分布。


然后,除了研究再电离过程外,Atek和他的同事们将致力于更好地了解第一批星系的形成,这些星系在120亿年的过程中成长为今天的星系。


“到目前为止,我们实际上一直在研究大部分明亮的大质量星系,但它们在早期宇宙中并不十分典型,”Atek总结道。

“因此,如果我们想了解第一个星系的形成,我们确实需要了解微小、低质量星系的形成。

这也是我们在这个即将到来的计划中努力要做的事情。


该团队的研究于周三(2月28日)发表在《自然》杂志上。

《愤怒的小鸟太空版》无开发WP版本计划

据Techcrounch报道,rovio表示其最新发布的《愤怒的小鸟太空版》没有开发Windows Phone版本的计划,业界有分析指出此举或对Windows Phone平台的发展造成不小影响,同时也会对诺基亚的前景产生担忧。

野村证券分析师理查德·温沙(Richard Windsor)表示,Rovio对Windows Phone平台的前景并不看好,这不仅会对微软的研发产生负面的影响,同时也对诺基亚WP平台的手机销售产生打击。

温沙表示,目前最早版本的《愤怒的小鸟》仍居Windows Phone应用商店排行首位,Rovio不针对该平台推出后续版本也会影响其他界内人士的看法。

他说,Rovio对Windows Phone平台缺乏信心会让业界重新考虑诺基亚复苏的可能性。

温沙同时指出,Windows Phone也不是完全没有机会,该平台或可借助微软下半年Windows 8的发行形成的“光环效应”顺势发展。

因为Windows 8也将成为各开发商相互争夺的主要平台。

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230万年前巨大的小行星撞击火星留下20亿个陨石坑

230万年前科林托撞击形成的陨石坑图像。

(图片来源:uux.cn/JPL加州理工学院、美国国家航空航天局、亚利桑那大学)(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(Robert Lea):200多万年前,一颗巨大的小行星撞击火星,在火星表面留下了一个巨大的陨石坑和大约20亿个较小的陨石坑。

这些次级陨石坑分布在1000英里(1800公里)的区域,使这颗小行星成为相对较近历史上对这颗红色星球最大的撞击之一。

据估计,每300万年就有一次小行星撞击火星,其质量足以造成如此大范围的破坏。

撞击发生在火星赤道,人类将其命名为Elysium Planitia;它留下了一个8.6英里(13.9公里)宽、0.62英里(1公里)深的主坑,名为科林托。

另一方面,根据研究结果背后的科学家称,撞击产生的次级陨石坑大小从656英尺(200米)到0.8英里(1.3公里)不等,并以一个大型“射线系统”向外延伸。

尽管该火山口已有230万年的历史,但研究小组认为,该火山口及其次级火山口非常年轻,其中一些火山口被雕刻成源自火星死火山Elysium Mons顶峰的熔岩流。

该团队在一项相关研究中写道:“科林托陨石坑是Elysium Planitia的一个新撞击坑,它产生了火星上最广泛的热射线系统和次级陨石坑之一,向南延伸约1243英里(2000公里),覆盖了火星上近180的弧。

”。

一幅插图显示了火星勘测轨道飞行器在这颗红色星球周围原位收集数据。

(图片来源:uux.cn/Robert Lea/美国国家航空航天局)作者解释了他们是如何利用美国国家航空航天局火星勘测轨道飞行器收集的热成像和可见成像数据来描述撞击抛入火星大气层的陨石坑和碎片毯,或“喷出物”的。

喷出物是指由于某种撞击而从火山口“喷出”的任何物质。

在这种情况下,喷出物是从小行星撞击形成的巨大主坑空洞中喷出的火星碎片。

这些数据由航天器的高分辨率成像实验(HiRISE)和上下文相机(CTX)仪器收集,并提供给一个机器学习程序,该程序将此次撞击的喷出物造成的陨石坑与其他小行星撞击事件产生的火星陨石坑分离开来。

然后,这些信息被用来估计撞击的年龄和最初撞击产生的次级撞击坑的总数。

通过测量从科林托延伸出来的次级撞击坑的分布,研究小组发现主撞击坑的南部和西南部分布最为集中。

陨石坑北部缺乏喷出物,科学家们认为这表明造成这场破坏的小行星以大约30到45度的角度进入了这颗红色星球的大气层。

研究人员发现的最远的次级陨石坑表明,撞击产生的一些喷出物发射距离1150英里(1850公里)。

这大约是大峡谷长度的四倍。

从科林托延伸的喷出物碎片场的图形表示。

(图片来源:uux.cn/Golombek等人)然而,次级撞击坑不仅在距离主撞击区的距离和大小上有所不同。

研究小组还根据它们的形状对它们进行了分类。

有些是圆形和半圆形,而另一些则是“扁平圆形”或“椭圆形”研究人员确定,次级陨石坑的形状或“形态”与形成它们的碎片喷出的速度、这些碎片的大小以及它们撞击的火星区域的表面成分有关。

在科林托附近,次级撞击坑呈半圆形状,在距离主撞击区更远的地方发现了椭圆形的撞击坑。

研究小组写道:“科林托形成的大量次级火山口与大多数喷出的物质一致,这些物质都是坚硬、坚硬的玄武岩。

”。

玄武岩是由富含镁和铁的熔岩快速冷却形成的火山岩,因此这些碎片很可能代表小行星撞击的火山之前喷出的熔岩。

这次小行星撞击从火星表面发射的一些喷出物的成分表明,太空岩石撞进水或冰中。

科林托陨石坑底部遍布的“坑”也表明了这一点,这意味着撞击对富含冰的物质产生的影响会排出水或气体。

该团队的研究结果于3月早些时候在德克萨斯州举行的第55届月球和行星科学年会上发表。

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Tag: 宇宙大神秘谜案
               

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