发现第一个像年轻银河系一样轻的活跃星系 _美国

据美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心：美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜首次探测到并“称重”了一个星系，该星系不仅存在于大爆炸后约6亿年，而且与我们银河系在同一发展阶段的质量相似。韦伯在这个时期探测到的其他星系质量要大得多。这个星系被称为萤火虫闪光星系，它闪耀着10个星团，研究人员对每个星团都进行了详细的研究。
图像A:MACS J1423星系团中的萤火虫闪耀星系和伴星（NIRCam图像）

天文学家首次使用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一个绰号为萤火虫闪闪发光的星系，它不仅在大爆炸后约6亿年的恒星聚集和形成过程中，而且如果我们能在它发展的过程中“倒拨时钟”对其进行称重，它的重量也与我们的银河系大致相同。两个伴星系就在附近，这可能最终会影响这个星系在数十亿年内形成和积累质量的方式。图像：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、STScI、Chris Willott（加拿大国家研究委员会）、Lamiya Mowla（韦尔斯利学院）、Kartheik Iyer（哥伦比亚大学）
“我不认为有可能将宇宙中如此早期存在的星系分解成如此多的不同组成部分，更不用说发现它在形成过程中的质量与我们自己的星系相似了，”该论文的共同主要作者、马萨诸塞州韦尔斯利学院的助理教授Lamiya Mowla说。“这个小星系内部发生了很多事情，包括恒星形成的许多不同阶段。”
韦伯能够清晰地拍摄银河系的细节有两个原因。一个是宇宙的好处：一个巨大的前景星系团通过一种称为引力透镜的自然效应从根本上增强了遥远星系的外观。当与望远镜在高分辨率红外光方面的专业化相结合时，韦伯提供了关于星系内容的前所未有的新数据。
图像B：星系团MACS J1423（NIRCam图像）

在这张来自美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的图像中，数千个闪闪发光的星系被它们自己的引力束缚在一起，组成了一个被正式归类为MACS J1423的巨大星系团。最大的亮白色椭圆星系是一个超巨星椭圆星系。星系团的作用就像一个透镜，放大和扭曲其背后物体的光线，这种效应被称为引力透镜效应。图像：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、STScI、Chris Willott（加拿大国家研究委员会）、Lamiya Mowla（韦尔斯利学院）、Kartheik Iyer（哥伦比亚大学）
“如果没有这个引力透镜的好处，我们就无法解析这个星系，”纽约哥伦比亚大学的共同主要作者、美国国家航空航天局哈勃研究员Kartheik Iyer说。“我们知道，根据目前的物理学，我们可以期待它，但令人惊讶的是，我们居然看到了它。”
Mowla在Webb的图像中发现了这个星系，他被其闪闪发光的星团所吸引，因为闪闪发光的物体通常表明它们是极其块状和复杂的。由于该星系在温暖的夏夜看起来像一个“闪光”或一群闪电虫，他们将其命名为萤火虫闪光星系。
重建星系的外观
研究小组模拟了如果星系没有被拉伸，它可能会是什么样子，并发现它类似于一个细长的雨滴。它内部悬挂着两个星团，顶部有两个，底部有八个。Iyer说：“我们的重建表明，活跃形成的恒星团被其他未解析恒星的漫射光包围着。” 。“这个星系实际上正在组装过程中。”
韦伯的数据显示，萤火虫闪光星系较小，属于低质量星系。数十亿年后，它才能形成完整的重量和独特的形状。Mowla说：“韦伯向我们展示的大多数其他星系都没有被放大或拉伸，我们无法单独看到它们的‘构建块’ 。通过萤火虫闪光，我们正在见证一个星系一块一块地组装起来。” 。
伸展开来，闪闪发光，准备进行仔细分析
由于该星系被扭曲成一个长弧形，研究人员很容易就能分辨出10个不同的星团，它们发出了银河系的大部分光线。它们在这里以粉红色、紫色和蓝色的色调表示。韦伯图像中的这些颜色及其支持光谱证实，恒星形成并不是在这个星系中同时发生的，而是在时间上交错发生的。
“这个星系有各种各样的星团，值得注意的是，我们可以在宇宙的早期单独看到它们， ”加拿大赫茨伯格天文学和天体物理学研究中心国家研究委员会的Chris Willott说，他是该观测计划的合著者和首席研究员。“每一团恒星都在经历不同的形成或演化阶段。”
该星系的投影形状表明，其恒星尚未形成中心凸起或薄而扁平的圆盘，这是该星系仍在形成的另一个证据。
图C：早期宇宙中萤火虫闪耀星系的插图（艺术家概念）

这个艺术家的概念描绘了大爆炸后约6亿年萤火虫闪光星系的重建，如果它没有被称为引力透镜的自然效应拉伸和扭曲的话。此图基于美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的图像和数据。插图：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、拉尔夫·克劳福德（STScI）。科学：拉米娅·莫拉（韦尔斯利学院）、纪尧姆·德斯佩雷斯（圣玛丽大学）
“发光”的同伴
研究人员无法预测这个无序的星系将如何在数十亿年内建立和形成，但研究小组证实，有两个星系“悬挂”在一个狭窄的周界内，可能会影响它在数十亿年里如何建立质量。
萤火虫闪闪发光距离它的第一个伴星只有6500光年，它的第二个伴星相距42000光年。作为背景，完全形成的银河系大约有10万光年宽，这三个星系都可以容纳在它里面。它的伴星不仅非常接近，研究人员还认为它们正在绕着彼此运行。
每当一个星系经过另一个星系时，气体就会凝结并冷却，使新恒星形成团块，增加星系的质量。“长期以来，人们一直预测早期宇宙中的星系是通过与其他较小星系的连续相互作用和合并形成的，”日本京都大学的合著者兼博士生Yoshihisa Asada说。“我们可能正在见证这一过程。”
该团队的研究依赖于Webb的CAnadian NIRISS无偏星团调查（CANUCS）的数据，其中包括NIRCam（近红外相机）的近红外图像和NIRSpec（近红外光谱仪）上的微光闸阵列的光谱。CANUCS的数据有意覆盖了美国国家航空航天局哈勃太空望远镜在其哈勃星团透镜和超新星调查（CLASH）计划中成像的一个区域。
这项工作已于2024年12月11日发表在《自然》杂志上。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开太阳系的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是美国国家航空航天局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。