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大爆炸后不久的早期星系引发戏剧:短波:NPR

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自发射以来,詹姆斯·韦伯太空望远镜发回了详细的图像和细节 光谱 来自宇宙只有 9 亿年历史时的星系。

NASA、欧空局、加拿大航天局、Simon Lilly(苏黎世联邦理工学院)、Daichi Kashino(名古屋大学)、Jorrit Mathie(苏黎世联邦理工学院)、Christina Ehlers(麻省理工学院)、Rongmon Bordoloi(NCSU)、Ruari McKenzie(苏黎世联邦理工学院)


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NASA、欧空局、加拿大航天局、Simon Lilly(苏黎世联邦理工学院)、Daichi Kashino(名古屋大学)、Jorrit Mathie(苏黎世联邦理工学院)、Christina Ehlers(麻省理工学院)、Rongmon Bordoloi(NCSU)、Ruari McKenzie(苏黎世联邦理工学院)

自发射以来,詹姆斯·韦伯太空望远镜发回了详细的图像和细节 光谱 来自宇宙只有 9 亿年历史时的星系。

NASA、欧空局、加拿大航天局、Simon Lilly(苏黎世联邦理工学院)、Daichi Kashino(名古屋大学)、Jorrit Mathie(苏黎世联邦理工学院)、Christina Ehlers(麻省理工学院)、Rongmon Bordoloi(NCSU)、Ruari McKenzie(苏黎世联邦理工学院)

詹姆斯·韦伯太空望远镜是迄今为止进入太空的最强大的望远镜。 因此,它有助于开创天体物理学的新时代。 天文学家现在可以研究比以往更远、更古老的星系。

他说:“如果我是一名古生物学家,我会越来越深入地挖掘,以找到最古老的骨头。在天文学中,我们所做的就是审视我们的历史。” 豪尔赫·莫雷诺波莫纳学院天文学副教授。 “我们必须回顾过去,但我们没有时间机器。所以我们所做的就是看很远的距离。”

在研究宇宙的深刻而遥远的历史时,科学家们震惊地发现,星系在我们的宇宙历史中出现的时间比科学家们预期的要早得多。

这是一场让世界各地的天文学家既兴奋又困惑的银河争议。

那么,这些星系到底有什么吸引天文学家的兴趣呢? JWST 不仅仅检测正在形成的星系 200-5亿年前 大爆炸之后,但他们也是如此 较大 更亮 天文学家所期望的。

用光看过去

望远镜看到的最遥远的星系也是宇宙中最古老的星系之一。 詹姆斯·韦伯太空望远镜之所以能看到它们,是因为它捕捉到了它们发出的微弱光。

当来自宇宙这些遥远区域的光接近望远镜时,它处于红外范围内,并且不再是肉眼可见的。 人类可见的光仅占地球表面光总范围的一小部分 电磁场

宇宙红移是光的波长在穿过膨胀的宇宙时被拉长的过程。

美国宇航局和 A. 领域(STScI)


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美国宇航局和 A. 领域(STScI)

宇宙红移是光的波长在穿过膨胀的宇宙时被拉长的过程。

美国宇航局和 A. 领域(STScI)

这束光必须传播很长时间才能到达望远镜。 作为参考,光从太阳到您的眼睛大约需要八分钟。 距离太阳最近的恒星比邻星发出的光只需要四年多的时间就能到达地球上的我们。

当你即将上幼儿园时见到一个青少年

在这些星系中,光是一把双刃剑。 这使我们能够研究星系。 但它的意义远远超出天文学家的预期。

星系的亮度与其质量有关,因为星系的光来自恒星。 如果假设恒星的平均亮度和质量给定,则可以近似估计星系的质量。

但天文学家迄今为止所做的大部分建模使他们相信,星系没有足够的时间在如此短的时间内获得如此大的质量。

“这就像你去幼儿园看到一个青少年一样,”莫雷诺说。

然而,莫雷诺表示,亮度等于质量的假设可能并不总是准确的。 例如,这些早期星系的中心可能存在一个活跃的超大质量黑洞 明亮的蓄能片 或者高能喷流会使星系看起来人为地巨大。 或者,如果星系中存在热尘埃(在詹姆斯·韦伯太空望远镜捕获的红外波长中显得非常明亮),这也会使星系看起来比实际质量更大。

当年轻的星系相对于它们的年龄来说已经老了

大多数星系分为两种类型:螺旋星系,呈盘状,具有尘埃和气体臂;螺旋星系,呈圆盘状,具有尘埃和气体臂; 还有椭圆形,就像柔和的光球。

到目前为止,科学家们认为宇宙历史上这个相对早期时期的任何星系都太小,无法被迫进入双星系统。 相反,天文学家认为星系是斑点。 但莫雷诺和其他像他一样的天文学家现在很高兴研究那些看似高度组织的星系。

“其中一些与当地宇宙中的星系非常相似,”他说。 “它们似乎有额外的结构,甚至可能有旋臂。这不是我们真正期待的。”

这些星系的高水平结构和亮度导致一些天体物理学家质疑宇宙的年龄。

宇宙的年龄似乎不超过 138 亿年

严重。

为了解释宇宙时间线早期存在的令人震惊的明亮、高度结构化(可能还非常巨大)的星系,一些研究人员假设宇宙的年龄大约是之前认为的两倍。 他们将宇宙的年龄从 138 亿年推至大约 267 亿年。

今年早些时候发表在杂志上的一篇文章 英国皇家天文学会每月通知y 我在结合两种宇宙模型后得出了这个结论。 一种是普遍接受的宇宙膨胀模型。 该模型表明,随着宇宙的膨胀,来自星系的光必须传播得更远,从而从较蓝的光谱转变为较红的光谱。 与它结合的另一个模型被揭穿了。 它被称为疲劳光模型,它声称当光穿过宇宙时,它会变得更红,因为它“疲劳”或失去了能量。

莫雷诺表示,虽然他认为组合模型是明智的,但它并没有得到科学证据的支持。

“我认为在科学上,如果你已经有了一个更简单的模型,你应该坚持使用它,除非你有非凡的证据可以这样做。”

莫雷诺还警告人们不要太快做出宇宙年龄是之前认为的两倍的假设。 如果这是真的,科学家将能够通过直接观察年龄超过 138 亿年(目前公认的宇宙年龄)的恒星和星系来证明这一点。

没有找到这样的证据。

我们停下来吸收古老的匈牙利智慧

美国宇航局每天从詹姆斯·韦伯太空望远镜接收更多数据,额外的数据带来了新解决方案的潜力。

但对于莫雷诺来说,花点时间反思我们根据观察得出的结论也很重要。

莫雷诺指出,这同样适用于从这些星系中吸取的教训,因为它们经历了明暗交替的时期。 “我认为这是我们需要向他们学习的——当我们真正兴奋地发现事物时,这一点很重要。但有时我们需要冷静下来,休息一下,真正清晰地思考事情……慢慢地。”

本集由雷切尔·卡尔森制作。 由丽贝卡·拉米雷斯和珀莉·麦考伊编辑。 阿尼尔·奥扎证实了事实。 乔什·纽厄尔 (Josh Newell) 是音响工程师。 特别感谢詹姆斯·达文波特。

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