NASA的韦伯望远镜揭示了远近星系之间的联系

对宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜拍摄的遥远星系进行的一项新分析 表明，它们非常年轻，与“绿豌豆”有一些显着的相似之处，“绿豌豆”是我们宇宙后院中罕见的一类小星系。

“通过这些早期星系的详细化学指纹，我们看到它们包括可能是迄今为止发现的最原始的星系。与此同时，我们可以将宇宙黎明时期的这些星系与附近的类似星系联系起来，我们可以更详细地研究这些星系，” 位于马里兰州格林贝尔特的宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家 James Rhoads 说，他介绍了 在西雅图举行的天文学会第 241 次会议上的发现 。

1 月 3 日，由 Rhoads 领导的一篇描述结果的论文发表在《 天体物理学杂志快报》上。

绿豌豆星系是在 2009 年由参加 银河动物园的志愿者发现并命名的，这是一个公民科学家帮助对图像中的星系进行分类的项目，从 斯隆数字巡天中的星系开始。豌豆以带有明显绿色阴影的小圆点突出，这是由于调查合成图像中分配给不同滤镜的颜色以及星系本身的特性所致。

豌豆星系的颜色很不寻常，因为它们的相当一部分光来自明亮发光的气体云。这些气体会发出特定波长的光——与恒星不同，恒星会产生类似彩虹的连续颜色光谱。豌豆也非常紧凑，通常只有大约 5,000 光年宽，大约是我们银河系大小的 5%。

“豌豆可能很小，但它们的恒星形成活动相对于它们的大小来说异常强烈，因此它们会产生明亮的紫外线，”辛辛那提大学博士后研究员、分析小组成员 Keunho Kim 说。“多亏了哈勃望远镜拍摄的绿豌豆紫外线图像和对早期恒星形成星系的地面研究，很明显它们都具有这一特性。”

2022 年 7 月，宇航局及其韦伯任务合作伙伴发布 了迄今所见的最深、最清晰的遥远宇宙红外图像，捕获了一个名为 SMACS 0723 的星团内部和后面的数千个星系。该星团的质量使其成为一个引力透镜，它两者都会放大和扭曲背景星系的外观。在星团后面最微弱的星系中，有三个紧凑的红外天体，看起来它们可能是豌豆的远亲。这三个星系中最遥远的一个被放大了大约 10 倍，除了望远镜前所未有的能力之外，还提供了来自大自然的重要帮助。

韦伯所做的不仅仅是对星团进行成像——它的 近红外光谱仪 (NIRSpec) 仪器还捕获了场景中选定星系的光谱。当 Rhoads 和他的同事检查这些测量结果并根据空间膨胀导致的波长拉伸对它们进行校正时，他们看到氧气、氢气和氖气发出的特征与附近绿豆所见的惊人相似。

此外，韦伯光谱首次使测量这些宇宙黎明星系中的氧气量成为可能。

当恒星产生能量时，它们会将氢和氦等较轻的元素转化为较重的元素。当恒星在生命的尽头爆炸或失去外层时，这些较重的元素会融入形成下一代恒星的气体中，并且这个过程会继续下去。在宇宙历史上，恒星稳步丰富了宇宙。

韦伯星系中的两个含氧量约为我们银河系的 20%。它们类似于典型的绿豌豆，但它们只占斯隆调查观测到的附近星系的不到 0.1%。研究的第三个星系更加不寻常。

戈达德研究中心研究员 Sangeeta Malhotra 表示：“我们看到的这些天体存在于 131 亿年前，当时宇宙的年龄约为当前年龄的 5%。” “我们看到它们在任何意义上都是年轻的星系——充满了年轻的恒星和发光的气体，其中几乎没有从早期恒星中回收的化学物质。事实上，其中一个星系的氧气含量仅为我们所在星系的 2%，可能是迄今为止发现的化学成分最原始的星系。”

NIRSpec由空中客车工业公司为 ESA(欧洲航天局)建造。它的近 50 万个微快门阵列——可以打开或关闭以接纳或阻挡光线的小门——允许它一次捕获多达 100 个单独物体的光谱。微快门阵列和探测器子系统由 NASA 制造。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是由宇航局及其合作伙伴欧空局和加拿大航天局(加拿大航天局)领导的一项国际任务，是世界上首屈一指的空间科学天文台。NASA 总部负责监督该机构的科学任务理事会的任务。NASA 的戈达德太空飞行中心为该机构管理韦伯，并监督太空望远镜科学研究所、诺斯罗普·格鲁曼公司和其他任务合作伙伴执行的任务工作。除了戈达德，宇航局的几个中心也为该项目做出了贡献，包括该机构位于休斯顿的约翰逊航天中心、位于南加州的喷气推进实验室、位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心、位于加州硅谷的艾姆斯研究中心等。