詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 将目光投向了有史以来最古老的星系。
天文学家现在相信这些光 星系 两项新研究报告称，它在 134 亿多年前就已经到达地球。 结果表明这些星系是有人居住的 宇宙 当它还不到 3.5 亿年时，就预示着第一代星系的迅速出现。
“证明这些星系确实存在于早期宇宙中非常重要。很可能更近的星系将自己伪装成非常遥远的星系，”其中一项新研究的合著者和天文学家艾玛柯蒂斯莱克说。英国赫特福德大学在一篇论文中说。 陈述 （在新标签页中打开）.
“看到光谱如我们所愿展开，证实这些星系处于我们视野的真正边缘，有些比我们更远 哈勃望远镜 我可以看到！ “这是一项非常令人兴奋的任务成就，”柯蒂斯莱克说。
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这一发现凸显了 JWST 执行其最重要任务之一的能力——通过光传播很长时间以致于宇宙膨胀延长了其波长来研究早期宇宙。 这种光的膨胀称为 红移; 光传播的时间越长，宇宙就越向电磁波谱的红端膨胀。 这意味着红移可以用来衡量距离，而早期的星系一定有显示出极度红移的光，它们的光延伸到红外线范围——JWST 的专长。
迄今为止，这个耗资 100 亿美元的天文台已经确定了几个具有极高红移的候选星系，但这些观测结果必须使用光谱学来确认。
光谱学可用于区分早期星系和可能具有相似特征的更近、更近的星系，因为光谱学可以识别某些元素的独特指纹。 早期的星系主要由氢和氦组成，缺乏较重的元素，如氧、氮和碳。 这是因为它们还没有富含形成它的重元素 星星 通过核聚变然后随着这些恒星的死亡和消失而分散 超新星.
研究人员对从 JWST 近红外相机 (NIRCam) 和近红外光谱仪 (NIRSpec) 收集的数据进行分析后，确定这四个星系分别命名为 JADES-GS-z10–0、JADES-GS-z11–0、 JADES-GS-z12–0 和 JADES-GS-z13–0 具有非常强烈的红移，从 10.3 到 13.2。 （顺便说一句，JADES 代表“JWST 高级河外深度调查”。）
他们之所以得出这个结论，是因为这些星系的光谱缺乏碳等重元素的清晰特征，这意味着 JWST 看到的是宇宙只有 300 到 5 亿年时的样子。 （宇宙目前的年龄约为 138 亿年。）
“这是我们第一次在大爆炸后仅 3.5 亿年探测到星系，我们可以对它们的非凡距离充满信心，”合著者兼 NIRCam 科学团队成员布兰特罗伯逊在新闻稿中说。 “在如此惊人美丽的图像中发现这些早期星系是一种特殊的体验。”
这些观测来自 JADES 的第一轮观测，这些观测指向天空中一个被称为超深场的小区域，哈勃太空望远镜已经对其进行了近二十年的研究。 这片天空包含大约 100,000 个星系，每个星系都是在其历史上的某个时刻被发现的，可能是在过去数十亿年之前。
研究人员使用 JWST 任务时间超过 10 天，使用 NIRCam 研究超深场，在九种不同颜色的红外线中对其进行观察。 随后，NIRSpec 仪器在三天内收集了 28 小时的数据。 因此，JWST 提供了该区域异常敏感和清晰的图像，还为天文学家提供了他们所需的数据，以准确测量每个星系的红移并揭示每个星系中气体和恒星的特性。
“这些结果是 NIRCam 团队和 NIRSpec 联合起来实施这一监测计划的原因，”来自亚利桑那大学的 NIRCam 首席研究员 Marcia Rieke 说。
这两篇论文今天（4 月 4 日）发表在 自然杂志 （在新标签页中打开）. 研究人员于 2022 年 12 月在一次会议上公布了这些结果。
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