美国宇航局的韦伯望远镜揭示了银河系残骸中的怪物星团
天文学家已经调查了当地宇宙中大量星系中巨大而密集的恒星工厂，这与银河系中发现的任何星系都不同。 这些发现为了解早期宇宙中塑造星系的过程提供了难得的一瞥，也可能是几十亿年后的银河系。 这些星系被称为发光和超亮红外星系，或 LIRG 和 ULIRG，在本地宇宙中相对罕见，在 400 兆秒差距（13 亿）内只有 202 个已知亚利桑那大学斯图尔德天文台（University of Arizona Steward Observatory）的研究助理肖恩·林登（Sean Linden）在6月11日美国天文学会第246届会议的新闻发布会上介绍了这些发现。 LIRG 和 ULIRG 与银河系等螺旋星系的不同之处在于它们正在与其他星系合并。 大多数表现出特征，例如两个星系核而不是一个，或者随着引力的拉伸和变形而延长的“尾巴”两个对象。 与“现代”星系不同，它们包含“团块”——到处都是新生恒星的密集区域，比“典型”进化的星系中发现的任何东西都要大得多。 “这些星系非常结块，与我们现在看到的美丽螺旋星系非常不同，例如银河系，”Linden 说。 “我们从宇宙学模拟中了解到，这些团块是早期宇宙中星系的组成部分。” 天文学家是对 LIRG 和 ULIRG 感兴趣，因为它们是通往遥远过去的窗口，当时宇宙要年轻得多，星系的进化要少得多，相互碰撞的频率也比今天高得多。 这就是大天文台全天空 LIRG 巡天（简称 GOALS）的用武之地。 它结合了来自 NASA 的 Spitzer、Hubble、Chandra 和 GALEX 星载天文台的成像和光谱数据，对 200 多个最亮的天文台进行了全面研究局部宇宙中的红外选择星系。 现在，美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜的红外观测提供了这些星系最完整的普查。 该调查从 2023 年 10 月持续到 2024 年 9 月，是同类调查中唯一的一次。 该团队计划在即将出版的《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上发表研究结果。 “你可以想象 100 万个太阳在一个狭小而紧凑的区域形成，而在其中一个星系中，有数十万个这样的太阳团块，“林登说。 相比之下，银河系中质量最大的年轻团块的质量约为 1,000 个太阳，平均每年诞生一颗恒星。 Linden 解释说，当两个星系碰撞和合并时，恒星形成速度会急剧增加，从而导致在其他没有合并的星系中看不到的大团块。 “这些团块结构会随着时间的推移而积累，直到它们变得非常巨大，如果我们想了解它们并它们实际上是如何促进星系在整个宇宙时间中演化的，我们需要详细研究它们，“林登说。 尽管哈勃太空望远镜已经观察到了恒星形成的团块，但只有 JWST 的红外功能才能让天文学家掀开厚厚的尘埃面纱，这些尘埃使他们无法更详细地观察这些特征。 调查结果还证实了基于以下超级计算机预测，“典型的”盘状星系包含较少的恒星形成团块，而且大多数恒星形成都是以小团块的形式发生的，就像今天的银河系一样。 合并会产生更大的团块，而且数量更多，而且更多的恒星形成发生在大团块中。 “我们现在在局部宇宙中发现了这些巨大的团块，”Linden 说。 “我们开始通过比较对大块块的观测结果来完成这幅图来自近处和遥远的宇宙。 能够辨别这些异常大质量的恒星形成团块中以前隐藏的细节，有助于研究人员更好地了解这些特征及其宿主星系是如何随着时间的推移而演变的，本质上为一种星系提供了一个天然实验室，这种星系在宇宙中大部分时间都不再存在，除了它最 遥远的外部区域。 “从某种意义上说，你观察的是局部宇宙，它为你提供了100 亿年前会发生什么，“Linden 说，他的工作重点是对团块和星团进行成像，并领导了数据采集、缩减和分析。 他解释说，早期宇宙的密度要大得多，星系之间的合并发生得更频繁，产生了巨大的恒星形成团块。 随着宇宙的演化和空间的膨胀，星系变得越来越像银河系和我们今天看到的成熟螺旋星系。 “宇宙”过去过去更加暴力和极端，现在正在稳定下来，“林登说。 “这就是为什么这些罕见的极端星系例子在本地宇宙中不再存在的原因，因为总的来说，大多数星系也已经稳定下来。” Linden 说，除了提供通往过去的窗口外，被调查的星系还暗示了未来。 在某个时候，银河系和仙女座星系将在数十亿年的时间里发生碰撞，而那时发生时，合并可能会引发两个星系中新一轮大质量恒星的形成。 “随着仙女座大星系越来越近，星际介质中的压力上升，突然之间，你会发现银河系正在形成的团块会越来越大。”