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美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡揭示遠近星系之間的聯系

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美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡揭示遠近星系之間的聯系


三個微弱，??，遥远的懈[擔ㄔ詘咨蚶錚┏魷衷謖材匪刮げ脹毒檔男竅低臩MACS 0723的深層圖像中 。測量表明，它們表現出將它們與附近發現的被稱為“綠豌豆”的稀有星系聯系起來的特性 。信用：美國宇航局、歐空局、CSA 和 STScI
據美國宇航局（作者：弗朗西斯·雷迪）：美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡對遙遠星系進行的一項新分析表明，它們非常年輕，與“綠豌豆”有一些顯著的相似之處 ， 綠豌豆是我們宇宙后院一類罕見的小星系 。
“通過這些早期星系的詳細化學指紋，我們看到它們包括迄今為止發現的最原始的星系 。與此同時，我們可以將這些從宇宙誕生之初的星系連接到附近的類似星系，我們可以更詳細地研究這些星系，“馬里蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德太空飛行中心的天體物理學家詹姆斯羅茲說，他在西雅圖舉行的美國天文學會第241次會議上介紹了這一發現 。
由Rhoads領導的一篇描述結果的論文于1月3日發表在“天體物理學雜志快報”上 。

美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡揭示遠近星系之間的聯系


詹姆斯韋伯太空望遠鏡拍攝的星系團SMACS 0723的深部圖像中捕獲的三個微弱物體（圈出）表現出與離家更近的稀有小星系非常相似的特性 ， 稱為“綠豌豆” 。星團的質量使其成為引力透鏡，它放大和扭曲了背景星系的外觀 。我們認為這些早期豌豆在宇宙年齡約為其當前138億年的5%時就存在了 。左邊最遠的豌豆僅含有像我們這樣的星系的2%的氧豐度，可能是迄今為止化學上最原始的星系 。（圖片來源：NASA、ESA、CSA 和 STScI）
綠豌豆星系于2009年由參加銀河動物園的志愿者發現并命名，該項目由公民科學家幫助對圖像中的星系進行分類，從斯隆數字巡天開始 。豌豆突出為小的，圓形的，未分辨的點 ， 具有明顯的綠色陰影，這是調查合成圖像中分配給不同過濾器的顏色以及星系本身的特性的結果 。

美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡揭示遠近星系之間的聯系


斯隆數字巡天成像的綠豌豆星系與美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡捕獲的早期豌豆的紅外圖像一起顯示 。左邊是J122051+491255，一顆距離地球約1.7億光年的綠豌豆，直徑約為4000光年，這是一個典型的大小 。右邊是一種早期的豌豆，被稱為04590，它的光花了131億年才到達我們這里 。補償星團的引力透鏡效應和星系與我們更遠的距離，04590更加緊湊，可與附近最小的綠豌豆相媲美 。（圖片來源：SDSS和NASA，ESA，CSA和STScI）
綠豌豆星系的顏色是不尋常的，因為它們的光中有相當一部分來自明亮發光的氣體云 。這些氣體發出特定波長的光 - 不像恒星，它產生連續顏色的彩虹狀光譜 。豌豆也非常緊湊，通常只有大約5000光年，大約是我們銀河系的5% 。
“豌豆可能很小 ， 但它們的恒星形成活動對于它們的大小來說異常強烈，因此它們會產生明亮的紫外線，”辛辛那提大學博士后研究員，分析小組成員Keunho Kim說 ?！坝捎诠h鏡對綠豌豆的紫外線圖像和對早期恒星形成星系的地面研究，很明顯它們都具有這種特性 。
2022 年 7 月，美國宇航局及其在韋伯任務中的合作伙伴發布了迄今為止最深、最清晰的遙遠宇宙紅外圖像，捕獲了一個名為 SMACS 0723 的星系團內和后面的數千個星系 。星團的質量使其成為引力透鏡 ， 它放大和扭曲了背景星系的外觀 。在星團后面最微弱的星系中，有三個緊湊的紅外物體 ， 看起來它們可能是綠豌豆的遠親 。這三個星系中最遙遠的星系被放大了大約10倍，除了望遠鏡前所未有的能力之外，還提供了來自大自然的重要幫助 。
韋伯所做的不僅僅是對星團進行成像 - 其近紅外光譜儀（NIRSpec）儀器還捕獲了場景中選定星系的光譜 。當Rhoads和他的同事檢查這些測量值并校正空間膨脹引起的波長拉伸時 ， 他們看到氧氣 ， 氫氣和氖排放的特征與附近綠豌豆的特征驚人地相似 。

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詹姆斯韋伯太空望遠鏡的近紅外光譜儀捕獲了SMACS 0723后面選定星系的化學指紋，包括三個微弱的遙遠物體 。當校正數十億年來空間膨脹引起的波長拉伸時 ， 這些星系的光譜（以紅色顯示）表現出由氧，氫和氖發射的特征，這些特征與附近發現的所謂綠豌豆星系（綠色）的相似之處驚人 。此外 ， 韋伯的觀測使得首次測量這些宇宙黎明星系中的氧氣量成為可能 。為了澄清這些關系 ， 譜線被垂直拉伸 。（美國宇航局戈達德太空飛行中心/羅茲等人，2023 年）
此外 ， 韋伯光譜首次使得測量這些宇宙黎明星系中的氧氣量成為可能 。
當恒星產生能量時，它們將氫和氦等較輕的元素轉化為較重的元素 。當恒星在生命的盡頭爆炸或失去外層時，這些較重的元素被納入形成下一代恒星的氣體中，這個過程仍在繼續 。在宇宙歷史中，恒星穩步豐富了宇宙 。
其中兩個韋伯星系含有大約20%的氧氣 。它們類似于典型的綠豌豆，但占斯隆調查觀測到的附近星系的不到0.1% 。研究的第三個星系更不尋常 。
戈達德研究員桑吉塔·馬爾霍特拉（Sangeeta Malhotra）說：“我們看到這些物體存在于131億年前，當時宇宙的年齡約為當前年齡的5% 。“我們看到它們在任何意義上都是年輕的星系 - 充滿了年輕的恒星和發光的氣體，含有很少的化學產物從早期恒星回收 。事實上，其中一個只含有像我們這樣的星系的2%的氧氣 ， 可能是迄今為止化學上最原始的星系 。
NIRSpec由空中客車工業公司為ESA（歐洲航天局）建造 。它的近五十萬個微型快門陣列 - 可以打開或關閉以允許或阻擋光線的微小門 - 使其能夠一次捕獲多達100個單個物體的光譜 。微快門陣列和探測器子系統由NASA制造 。
詹姆斯韋伯太空望遠鏡是由美國宇航局及其合作伙伴ESA和CSA（加拿大航天局）領導的國際任務，是世界上首屈一指的空間科學天文臺 。美國宇航局總部負責監督該機構科學任務理事會的任務 。美國宇航局戈達德太空飛行中心為該機構管理韋伯，并監督太空望遠鏡科學研究所，諾斯羅普格魯曼公司和其他任務合作伙伴執行的任務工作 。除了戈達德之外，美國宇航局的幾個中心也為該項目做出了貢獻，包括該機構在休斯頓的約翰遜航天中心，南加州的噴氣推進實驗室，阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心，加利福尼亞州硅谷的艾姆斯研究中心等 。