美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜透露,早期宇宙中的星系主要类似于细长的形状,如冲浪板和泳池面条,而不是圆形。这一发现基于对CEERS调查的近红外图像的分析,标志着对早期星系结构的重大发现,并扩展了哈勃太空望远镜提供的见解。图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI、Steve Finkelstein(德克萨斯大学奥斯汀分校)、Micaela Bagley(德克萨斯大学奥斯汀分校)、Rebecca Larson(德克萨斯大学奥斯汀分校)
挂十个!使用韦伯的研究人员发现,许多遥远的星系具有扁平的椭圆形圆盘和管状形状,而不是螺旋或椭圆形结构。
准备好用詹姆斯·韦伯太空望远镜击中宇宙“波浪”了吗?就像值班的救生员一样,韦伯扫描了地平线,发现了形状像排球、飞盘、泳池面条和冲浪板的遥远星系。
分析韦伯数据的研究人员还发现,当宇宙有6亿到60亿年的历史时,冲浪板和泳池面条形的星系更为常见。这与我们之前确认的更接近“海滩”的星系与其他望远镜形成鲜明对比。附近的星系通常是清晰定义的螺旋,带有星光熠熠的手臂,也类似于飞盘,或光滑的椭圆体,看起来也像排球。
目前尚不清楚这些新星系的形状是否在整个宇宙时间中进化而来。未来的研究需要梳理出星系的3D几何形状在超过130亿年的时间里是如何转变的。
这些是美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜在其宇宙演化早期释放科学(CEERS)调查中捕获的遥远星系的例子。
最近由纽约哥伦比亚大学NASA哈勃研究员Viraj Pandya领导的CEERS领域研究表明,星系经常看起来扁平而细长,就像泳池面条或冲浪板(沿着第一排)。
薄的圆形盘状星系,类似于飞盘,是下一个主要星系群(左下角和中间)。
最后,形状像球体或排球的星系占其探测的最小部分(右下)。
据估计,所有这些星系在宇宙6亿至60亿年时就已经存在。
图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI、Steve Finkelstein(德克萨斯大学奥斯汀分校)、Micaela Bagley(德克萨斯大学奥斯汀分校)、Rebecca Larson(德克萨斯大学奥斯汀分校)
韦伯显示,许多早期的星系看起来像泳池面条、冲浪板
研究人员分析了美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的图像,发现早期宇宙中的星系通常是扁平而细长的,就像冲浪板和泳池面条一样,很少是圆形的,比如排球或飞盘。“我们研究的星系中大约有50%到80%似乎是二维扁平的,”主要作者、纽约哥伦比亚大学NASA哈勃研究员Viraj Pandya解释说。“看起来像泳池面条或冲浪板的星系在早期宇宙中似乎很常见,这令人惊讶,因为它们在附近并不常见。
该团队专注于韦伯提供的广阔近红外图像领域,称为宇宙演化早期释放科学(CEERS)调查,提取出估计在宇宙6亿至60亿年时存在的星系。
虽然大多数遥远的星系看起来像冲浪板和泳池面条,但其他星系的形状像飞盘和排球。“排球”或球形星系似乎是宇宙“海洋”中最紧凑的类型,也是最不常见的。飞盘被发现与“地平线”沿线的冲浪板和泳池面条形星系一样大,但在附近宇宙中靠近“海岸”的地方变得更加常见。(在下图中比较它们。
Pandya的团队确定了四个主要分类,如上图所示,包括3D对象和横截面。它们按从最不频繁到最频繁的顺序排列。
在左上角,韦伯的调查显示了一种在早期宇宙中很少见但今天很常见的分类:形状像球体或排球的星系。
右上角是扁平的圆盘或飞盘,它们只是稍微常见一些。
在早期占主导地位的星系形状看起来扁平而细长,如左下角所示的冲浪板或右下角的泳池面条。这两个分类约占他们迄今为止研究的所有遥远星系的50%到80%——这是一个惊喜,因为这些形状在附近并不常见。
图片来源:NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted (STScI)、Viraj Pandya (哥伦比亚)、Haowen Zhang (亚利桑那大学)、Lucy Reading-Ikkanda(西蒙斯基金会)
如果我们能够将时钟倒退数十亿年,我们的银河系会属于哪一类?“我们最好的猜测是,它可能看起来更像是冲浪板,”合著者、亚利桑那大学图森分校博士生张浩文说。这一假设部分基于韦伯的新证据——理论家们已经“倒退”了数十亿年前银河系的质量,这与当时的形状相关。
这些遥远的星系的质量也远不如附近的螺旋星系和椭圆星系——它们是像我们这样的更大质量星系的前身。“在早期宇宙中,星系生长的时间要少得多,”哥伦比亚大学的合著者、美国宇航局哈勃研究员Kartheik Iyer说。“确定早期星系的其他类别是令人兴奋的 – 现在还有很多东西需要分析。我们现在可以研究星系的形状与它们的外观之间的关系,并更好地更详细地预测它们是如何形成的。
我们的银河系,银河系,其核心包含一个超大质量黑洞,周围环绕着一个由古老的淡黄色恒星组成的中央凸起。除此之外,还有蓝色的旋臂,里面充满了年轻的恒星、新形成的恒星和黑暗的尘埃通道。图片来源:NASA 和 STScI
Webb的灵敏度、高分辨率图像和对红外光的专业化使该团队能够快速表征许多CEERS星系,并对其3D几何形状进行建模。Pandya还表示,如果没有天文学家使用美国宇航局的哈勃太空望远镜进行的广泛研究,他们的工作就不可能完成。
几十年来,哈勃望远镜以一些最早星系的图像让我们惊叹不已,从1995年的第一个“深场”开始,到一项被称为宇宙组装近红外深银河系外遗产调查的开创性调查。像这样的深空调查导致了更多的统计数据,导致天文学家在整个宇宙时间内创建了遥远星系的强大3D模型。今天,韦伯正在帮助加强这些努力,增加了哈勃望远镜无法触及的遥远星系,并以比以前更详细的方式揭示了早期宇宙。
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