照亮早期宇宙的微小星系
天文学家使用美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的数据确定了数十个小星系，这些星系在宇宙改造中发挥了重要作用，将早期宇宙变成了我们今天所知的宇宙。 “在产生紫外线方面，这些小星系的重量远远超过它们的重量，”华盛顿美国天主教大学（Catholic University of America）和马里兰州格林贝尔特（Greenbelt）的美国宇航局戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的助理研究科学家伊萨克·沃德（Isak Wold）说。 “我们对这些微小但强大的星系比以前的研究敏感 10 倍，并表明它们以足够的数量存在，并具有足够的紫外线能量来驱动这次宇宙更新。 将于周三在阿拉斯加安克雷奇举行的美国天文学会第 246 次会议上讨论他的发现。 该研究利用了韦伯的 NIRCam（近红外相机）仪器收集的现有图像，以及使用其 NIRSpec（近红外）进行的新观察光谱仪）仪器。 这些微小的星系是由 Will 和他的戈达德同事 Sangeeta Malhotra 和 James Rhoads 通过筛选作为 UNCOVER（再电离时代之前的超深 NIRSpec 和 NIRCam 观测）观测计划的一部分捕获的韦伯图像而发现的，该计划由宾夕法尼亚州匹兹堡大学的 Rachel Bezanson 领导。 该项目绘制了一个被称为 Abell 2744 的巨大星系团，绰号潘多拉星团，位于约 40 亿人的位置在光年外的南方星座 Sculptor。 这个星团的质量形成了一个引力透镜，放大了遥远的源，增加了韦伯望远镜已经相当大的覆盖范围。 在其最初的十亿年的大部分时间里，宇宙都浸泡在中性氢气的雾气中。 今天，这种气体被电离了——剥去了它的电子。 天文学家将这种转变称为再电离，长期以来一直想知道哪些类型的天体最负责：大星系、小星系或活跃星系中的超大质量黑洞。 作为其主要目标之一，NASA 的韦伯望远镜是专门为解决有关宇宙历史上这一重大转变的关键问题而设计的。 最近的研究表明，正在形成剧烈恒星的小星系可能发挥了巨大的作用。 这样的星系在今天很罕见，只占我们周围星系的 1% 左右。 但是，当宇宙大约有 8 亿年的历史时，它们就很丰富了，天文学家称之为Redshift 7，此时再电离正在顺利进行。 该团队在星团的 NIRCam 图像中寻找具有正确宇宙年龄的小星系，这些星系显示出极端恒星形成的迹象，称为星暴。 “低质量星系在它们周围聚集的中性氢气较少，这使得电离紫外线更容易逸出，”罗兹说。 “同样，星暴事件不仅会产生充足的紫外线——它们还会在星系的星际物质中雕刻通道这有助于这种光芒爆发。 天文学家寻找特定波长的强光源，这些光源表示存在高能过程：一条由失去两个电子的氧原子发出的绿线。 双电离氧最初在早期宇宙中以可见光的形式发射，当它穿过膨胀的宇宙时，双电离氧发出的绿光被拉伸到红外线中，最终到达韦伯的仪器。 这项技术揭示了 83 个小星暴宇宙 8 亿年时出现的星系，约占当前 138 亿年年龄的 6%。 该团队选择了其中的 20 个，使用 NIRSpec 进行更深入的检查。 “这些星系非常小，要构建与我们自己的银河系相当质量的恒星，你需要 2,000 到 200,000 个，”Malhotra 说。 “但我们之所以能够检测到它们，是因为我们新颖的样本选择技术与引力透镜相结合。” 类似类型的当今宇宙中的星系，例如绿豌豆，将其大约 25% 的电离紫外线释放到周围空间中。 如果 Wold 和他的团队探索的低质量星暴星系释放出相似的量，那么它们就可以解释将宇宙的中性氢转化为电离形式所需的所有紫外线。 詹姆斯韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。 韦伯正在解开我们太阳系中的谜团，将目光投向更远的地方围绕其他恒星的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。 Webb 是由 NASA 及其合作伙伴 ESA（欧洲航天局）和 CSA（加拿大航天局）领导的一项国际计划。