詹姆斯·韋伯太空望遠鏡穿越時間。天文太空前景中的學家現(xiàn)新系大星系被命名為LEDA 2046648，在10億年前被觀測到，用詹而大多數(shù)其他星系位于更遠的韋伯望遠地方，因此被觀測到的生星時間更久遠。鳴謝:uux.cn/歐空局/韋伯、天文太空美國航天局和加空局、學家現(xiàn)新系A(chǔ). Martel
（神秘的用詹地球uux.cn）據(jù)尼爾斯·波爾研究所：隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發(fā)射，天文學家現(xiàn)在能夠追溯到很久以前，韋伯望遠我們正在接近我們認為第一個星系誕生的生星時代。縱觀宇宙的天文太空大部分歷史，星系似乎傾向于遵循它們形成的學家現(xiàn)新系恒星數(shù)量和它們形成的重元素數(shù)量之間的緊密關(guān)系。
但是用詹，我們現(xiàn)在第一次看到這樣的韋伯望遠跡象，即恒星和元素數(shù)量之間的生星這種關(guān)系不適用于最早的星系。原因很可能是這些星系只是處于被創(chuàng)造的過程中，還沒有時間去創(chuàng)造重元素。
宇宙中充滿了星系——恒星和氣體的巨大集合體——當我們凝視宇宙深處時，我們看到它們或近或遠。因為光到達我們這里花費了更多的時間，一個星系離我們越遠，我們本質(zhì)上是通過時間來回顧，這讓我們能夠構(gòu)建一個關(guān)于它們在整個宇宙歷史中演化的視覺敘事。
觀察向我們表明，在過去的120億年中，也就是宇宙年齡的5/6，星系一直以一種平衡的形式生活:一方面，它們形成了多少顆恒星，另一方面，它們形成了多少重元素，這兩者之間似乎存在著一種基本的緊密聯(lián)系。在本文中，“重元素”是指比氫和氦重的任何東西。
這個關(guān)系是有意義的，因為宇宙最初只由這兩種最輕的元素組成。所有較重的元素，如碳、氧和鐵，都是后來由恒星產(chǎn)生的。
CEERS-z7382的成像和光譜數(shù)據(jù)。以示例星系為中心的假彩色JWST/NIRCam紅綠藍圖像(藍色:F150W，1.5微米；綠色:F277W，2.8微米；紅色:F444W，4.4微米)。標記z = 7.8328處的圖像比例和相應的物理尺寸。b、覆蓋0.7微米至5.2微米(青色)的完整NIRSpec棱鏡光譜和相關(guān)的1σ誤差光譜(灰色)。c，光譜區(qū)的細節(jié)，包括來自[O III] λλ4960，5008雙峰和Hβ的星云發(fā)射線。黑色曲線表示局部最佳擬合線和連續(xù)體模型。學分:uux.cn/自然天文學(2023)。DOI: 10.1038/s41550-023-02078-7
詹姆斯·韋伯凝視更深
因此，最初的星系應該沒有被重元素“污染”。但是直到最近，我們還不能追溯到那么久以前。除了距離遠之外，原因還在于光在太空中傳播的時間越長，就變得越紅。對于最遙遠的星系，你必須一直看到光譜的紅外部分，只有隨著詹姆斯·韋伯的發(fā)射，我們才有了足夠大和靈敏的望遠鏡，可以看到這么遠。
太空望遠鏡并沒有讓人失望:詹姆斯·韋伯幾次打破了自己的最遠星系記錄，現(xiàn)在看來我們終于要到達一些最早的星系誕生的時代了。
在9月21日發(fā)表在《自然天文學》雜志上的一項新研究中，來自丹麥尼爾斯玻爾研究所宇宙黎明中心和哥本哈根DTU空間的一組天文學家發(fā)現(xiàn)了一些似乎確實是仍在形成過程中的首批星系。
“直到最近，研究早期宇宙中第一個星系是如何形成的幾乎是不可能的，因為我們根本沒有足夠的儀器。“隨著詹姆斯·韋伯的發(fā)射，這種情況現(xiàn)在完全改變了，”該研究的領(lǐng)導者、宇宙黎明中心的助理教授卡斯帕·埃爾姆·海因茨說。
這張圖以“元素-恒星質(zhì)量圖”的形式展示了觀測到的星系:星系越靠右，質(zhì)量越大，越往上，包含的重元素越多。灰色圖標代表當今宇宙中的星系，而紅色圖標顯示早期星系的新觀測結(jié)果。這些星系的重元素明顯比后來的星系少得多，但與理論預測大致一致，由藍色帶表示。鳴謝:卡斯帕·埃爾姆·海因茨，彼得·勞爾森。學分:uux.cn/自然天文學(2023)。DOI: 10.1038/s41550-023-02078-7
基本關(guān)系破裂
星系的恒星總質(zhì)量和重元素的數(shù)量之間的關(guān)系比這要復雜一點。星系產(chǎn)生新恒星的速度也有話說。但是如果你對其進行修正，你會得到一個美麗的線性關(guān)系:星系越大，重元素越多。
但是這種關(guān)系現(xiàn)在正受到最新觀察的挑戰(zhàn)。
“當我們分析這些首批星系中的16個的光時，我們看到它們的重元素明顯少于你對它們的恒星質(zhì)量和它們產(chǎn)生的新恒星數(shù)量的預期，”Kasper Elm Heintz說。
事實上，星系中的重元素含量平均比后來的宇宙少四倍。這些結(jié)果與當前的模型形成鮮明對比，在宇宙歷史的大部分時間里，星系以平衡的形式演化。
理論預測
然而，這個結(jié)果并不完全令人驚訝。基于詳細的計算機程序的星系形成的理論模型，確實預測了類似的事情。但現(xiàn)在我們看到了。
作者在文章中提出的解釋很簡單，我們正在目睹星系被創(chuàng)造的過程。重力已經(jīng)聚集了第一批氣體，這些氣體已經(jīng)開始形成恒星。
如果星系不受干擾地生活，恒星會很快使它們富含重元素。但是在那個時候，星系之間有大量新鮮的、未被污染的氣體，它們以比恒星更快的速度流向星系。
“這一結(jié)果讓我們第一次深入了解了星系形成的早期階段，它似乎與星系之間的氣體有著比我們想象的更密切的聯(lián)系。
“這是詹姆斯·韋伯在這個問題上的第一次觀察，所以我們?nèi)栽诘却纯茨壳罢谶M行的更大、更全面的觀察能告訴我們什么。
“毫無疑問，我們很快就會對大爆炸后的第一個十億年中星系和第一個結(jié)構(gòu)是如何形成的有更清楚的了解，”卡斯帕·埃爾姆·海因茨總結(jié)道。
作者:綜合
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
