銀河系的宇宙鄰居有助于讓古老的星系成為焦點(diǎn)
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的我們周圍45個(gè)星系中的兩個(gè)，并在最近的系的系成研究中進(jìn)行了分析。這些顏色表示星系中恒星發(fā)出的鄰居紅外線、可見光和紫外線。古老(圖片來(lái)源:NASA/Melinder等人(2023))
（神秘的星點(diǎn)地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（羅伯特·李）：天文學(xué)家正在監(jiān)視銀河系的鄰居，評(píng)估從他們那里逃逸的為焦光量，以及這與每個(gè)星系的銀河宇宙有助于讓物理屬性之間的關(guān)系。
這項(xiàng)對(duì)我們本地宇宙的系的系成深入研究可以幫助科學(xué)家更好地了解早期的遙遠(yuǎn)星系，這些星系目前正由詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)。鄰居
由于早期宇宙中的古老星系極其微弱，因此很難觀察到，星點(diǎn)由瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的為焦Jens Melinder領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)天文學(xué)家小組開始創(chuàng)建我們銀河系附近星系的參考樣本。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的深視場(chǎng)圖像，展示了一些最早和最遙遠(yuǎn)的系的系成星系。(圖片來(lái)源:美國(guó)航天局、鄰居歐空局、加空局和STScI)
特別是，Melinder和他的同事收集并整理了來(lái)自這些地方星系的一種特殊波長(zhǎng)的紫外線輻射的數(shù)據(jù)，這種輻射被稱為萊曼阿爾法光。
萊曼阿爾法光是在最熱恒星周圍的氣體中發(fā)現(xiàn)的，這意味著它尤其存在于恒星形成的星系中。宇宙中恒星形成的高峰期發(fā)生在大約100億年前，所以萊曼阿爾法光是研究宇宙大約40億歲時(shí)存在的星系的一種很好的方式。(創(chuàng)造我們宇宙的大爆炸發(fā)生在大約138億年前。)
但是解碼這種光攜帶的信息可能很困難，因?yàn)樗竭_(dá)像哈勃和JWST這樣的儀器的路徑是復(fù)雜的。
萊曼阿爾法光采取環(huán)繞宇宙的風(fēng)景路線
萊曼阿爾法光的確切波長(zhǎng)和傳播方向是受它離開源星系時(shí)遇到的物理過(guò)程影響的因素。這些星系中具有不同物理?xiàng)l件的區(qū)域可以改變組成光的單個(gè)光子的路徑，改變它們的波長(zhǎng)，甚至吸收一部分光。
事實(shí)上，萊曼阿爾法光可以遇到熱區(qū)，或塵埃區(qū)，或在其源星系中有強(qiáng)烈流動(dòng)氣體云的扇區(qū)，這意味著，當(dāng)它到達(dá)我們這里時(shí)，它攜帶的信息可能很難解釋。
然而，如果在復(fù)雜的旅程后對(duì)這種光的準(zhǔn)確解釋是可能的，它可以揭示出大量關(guān)于它所起源的星系的物理性質(zhì)的信息。
為了更好地理解這些發(fā)射并建立他們的萊曼阿爾法參考樣本(LARS)，該團(tuán)隊(duì)選擇了45個(gè)高度恒星形成的本地星系，在整個(gè)電磁波譜中觀察它們。這使得研究小組能夠推斷出每個(gè)星系中有多少萊曼阿爾法光逃逸，以及這一部分如何與該星系的物理屬性相關(guān)聯(lián)。
天文學(xué)家達(dá)成的最重要的發(fā)現(xiàn)之一是他們研究的星系周圍有多少氣體、等離子體(這是一種超熱的帶電氣體)和塵埃外殼與逃離它們的萊曼阿爾法光量之間的關(guān)系。
梅林德在一份聲明中說(shuō):“一個(gè)星系擁有的宇宙塵埃的數(shù)量和它釋放的萊曼的數(shù)量之間有著明顯的相關(guān)性。”"這是意料之中的，因?yàn)榛覊m吸收光線，但是現(xiàn)在我們已經(jīng)量化了這種影響."
科學(xué)家們還能夠確定這種氣體在星系中是如何分布的，以及它是如何穿過(guò)星系的。
研究小組發(fā)現(xiàn)了星系中恒星的總質(zhì)量與能夠逃逸的萊曼阿爾法光的數(shù)量之間的聯(lián)系，盡管這種聯(lián)系不如氣體和這種光的逃逸之間的聯(lián)系那么明顯。
然而，與星系中的萊曼α光逃逸似乎沒(méi)有聯(lián)系的是那些星系形成新恒星的速率。
萊曼阿爾法光“縮小”星系
該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的一件事可能特別重要，那就是當(dāng)用其他波長(zhǎng)的光觀察時(shí)，這些星系突然看起來(lái)大了很多。這是天文學(xué)家以前見過(guò)的一種效應(yīng)。
“我們?cè)谟?jì)算萊曼阿爾法如何穿過(guò)星際空間的氣態(tài)云的星系計(jì)算機(jī)模擬中看到了相同的效果，”團(tuán)隊(duì)成員彼得·勞爾森，丹麥宇宙黎明中心的研究員，在同一份聲明中說(shuō)。"這證實(shí)了我們對(duì)起作用的物理學(xué)有相當(dāng)好的理論理解."
當(dāng)觀察早期和遙遠(yuǎn)的星系時(shí)，考慮這種效應(yīng)是很重要的，因?yàn)閬?lái)自它們外圍的光可能太暗而無(wú)法探測(cè)到，或者可能超出觀測(cè)它們的探測(cè)器的限制。這意味著對(duì)LARS中看到的這種效應(yīng)的檢查和量化可以幫助天文學(xué)家更好地解釋它，從而更準(zhǔn)確地確定早期星系的大小。
“這些結(jié)果將有助于解釋用哈勃和詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡觀察到的非常遙遠(yuǎn)但相似的星系，”梅林德總結(jié)道。“了解這種類型星系的詳細(xì)天體物理學(xué)對(duì)于發(fā)展第一個(gè)星系如何形成和演化的理論至關(guān)重要。”
該小組的研究發(fā)表在本月早些時(shí)候的《天體物理學(xué)雜志增刊》系列上。 |
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