“早期宇宙一点都不像我们期望的”：詹姆斯·韦伯望远镜揭示在宇宙黎明星系如何形成的“新理解”

(2024-06-26 11:14:53)

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“早期宇宙一点都不像我们期望的”：詹姆斯·韦伯望远镜揭示在宇宙黎明星系如何形成的“新理解”

By Ben Turner

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Cosmology

用詹姆斯韦伯太空望远镜的天文学家已经观测到五个沿着一条细如发丝闪闪发光的恒星弧的极端密集的原球状星团。这一发现可以帮助他们了解最早的星系是如何形成的。

“早期宇宙一点都不像我们期望的”：詹姆斯·韦伯望远镜揭示在宇宙黎明星系如何形成的“新理解”

宇宙宝石是太空中最高度放大的天体之一，这要归功于一种叫引力透镜的现象。 (Image credit: ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Stockholm University) and the Cosmic Spring collaboration)

詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）已经发现了会可能是宇宙中最早的星团的。

詹姆斯韦伯太空望远镜在宇宙宝石弧内发现了五个原始球状星团- 数百万颗恒星被引力束缚在一起，一个在大爆炸后仅4.6亿年形成的星系。

宇宙宝石弧从它的外观得到它的名字：当从我们的太阳系看时，由于一个前景星系的强大引力影响，布满恒星的星系看起来像一个细如发丝的新月一样，这放大和扭曲了遥远星系的外观。

这个星系是在我们的宇宙前5亿年中最被高度放大的区域，赋予天文学家一个前所未有的探究第一批恒星的搅动如何在宇宙黎明期间形成星系的窗口。

宇宙黎明是囊括宇宙的第一个十亿年的时间。大爆炸后大约4亿年，再电离时代开始了，其中来自新生恒星的光剥离了氢它们的电子，导致一个星系结构的根本重新形成。

该研究的第一作者、斯德哥尔摩大学天文学家安吉拉·阿达莫（Angela Adamo）告诉生活科学杂志， “早期宇宙一点都不像我们预期的，星系是更明亮的，它们以极快的速度形成恒星，而且它们在大质量和密集的星团中做这个。我们正在建立新的早期星系如何形成的理解”。

研究人员于6月24日在《自然》杂志上发表了他们的研究结果。

在宇宙黎明的光

随恒星形成它们会以风和电离等离子体射流的形式抛出物质——一个被称为恒星反馈的过程。

阿达莫说，“为了形成这5个星团，这个微小星系不得不以非常高的效率来这样做，来自星团中恒星的恒星反馈一定一直是巨大的”。

科学家于 2018 年用哈勃太空望远镜发现了宇宙宝石弧。通常，来自如此一个早期星系发射太微弱不能被望远镜探测到的光。但一种叫引力透镜的现象能帮助天文学家观望它们。

宇宙宝石星系内新发现的星团的放大细节。这是在大爆炸后不到5亿年在一个婴儿星系中首次发现的星团。 (Image credit: ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Stockholm University) and the Cosmic Spring collaboration)

正如爱因斯坦在他的广义相对论中概述的那样，引力在物质和能量存在中弯曲和扭曲空时。反过来，这个弯曲的空间为能量和物质的如何移动设定规则。

这意味着即便光在一条直线中旅行，光能被引力的存在弯曲和放大。在这个案例中，星系SPT-CL J0615-5746位于宇宙宝石弧和我们的太阳系之间，弯曲和放大早期星系的光，因此它能被望远镜观望。

通过将詹姆斯韦伯太空望远镜指向这个弯曲的空间区域，天文学家以前所未有的细节观测了宇宙宝石弧，解析之内窝居的五个球状星团。他们发现了这些星团是令人难以置信的密，比靠近地球的地方观测到的恒星形成区域的密度大约高出三个数量级。