美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜揭示远近星系之间的联系

三个微弱，小，遥远的星系（在白色框里）出现在詹姆斯韦伯太空望远镜的星系团SMACS 0723的深层图像中。测量表明，它们表现出将它们与附近发现的被称为“绿豌豆”的稀有星系联系起来的特性。信用：美国宇航局、欧空局、CSA 和 STScI

（神秘的地球uux.cn）据美国宇航局（作者：弗朗西斯·雷迪）：美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜对遥远星系进行的一项新分析表明，它们非常年轻，与“绿豌豆”有一些显着的相似之处，绿豌豆是我们宇宙后院一类罕见的小星系。

“通过这些早期星系的详细化学指纹，我们看到它们包括迄今为止发现的最原始的星系。与此同时，我们可以将这些从宇宙诞生之初的星系连接到附近的类似星系，我们可以更详细地研究这些星系，“马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家詹姆斯罗兹说，他在西雅图举行的美国天文学会第241次会议上介绍了这一发现。

由Rhoads领导的一篇描述结果的论文于1月3日发表在“天体物理学杂志快报”上。

詹姆斯韦伯太空望远镜拍摄的星系团SMACS 0723的深部图像中捕获的三个微弱物体（圈出）表现出与离家更近的稀有小星系非常相似的特性，称为“绿豌豆”。星团的质量使其成为引力透镜，它放大和扭曲了背景星系的外观。我们认为这些早期豌豆在宇宙年龄约为其当前138亿年的5%时就存在了。左边最远的豌豆仅含有像我们这样的星系的2%的氧丰度，可能是迄今为止化学上最原始的星系。（图片来源：NASA、ESA、CSA 和 STScI）

绿豌豆星系于2009年由参加银河动物园的志愿者发现并命名，该项目由公民科学家帮助对图像中的星系进行分类，从斯隆数字巡天开始。豌豆突出为小的，圆形的，未分辨的点，具有明显的绿色阴影，这是调查合成图像中分配给不同过滤器的颜色以及星系本身的特性的结果。

斯隆数字巡天成像的绿豌豆星系与美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜捕获的早期豌豆的红外图像一起显示。左边是J122051+491255，一颗距离地球约1.7亿光年的绿豌豆，直径约为4000光年，这是一个典型的大小。右边是一种早期的豌豆，被称为04590，它的光花了131亿年才到达我们这里。补偿星团的引力透镜效应和星系与我们更远的距离，04590更加紧凑，可与附近最小的绿豌豆相媲美。（图片来源：SDSS和NASA，ESA，CSA和STScI）

绿豌豆星系的颜色是不寻常的，因为它们的光中有相当一部分来自明亮发光的气体云。这些气体发出特定波长的光 - 不像恒星，它产生连续颜色的彩虹状光谱。豌豆也非常紧凑，通常只有大约5000光年，大约是我们银河系的5%。

“豌豆可能很小，但它们的恒星形成活动对于它们的大小来说异常强烈，因此它们会产生明亮的紫外线，”辛辛那提大学博士后研究员，分析小组成员Keunho Kim说。“由于哈勃望远镜对绿豌豆的紫外线图像和对早期恒星形成星系的地面研究，很明显它们都具有这种特性。

2022 年 7 月，美国宇航局及其在韦伯任务中的合作伙伴发布了迄今为止最深、最清晰的遥远宇宙红外图像，捕获了一个名为 SMACS 0723 的星系团内和后面的数千个星系。星团的质量使其成为引力透镜，它放大和扭曲了背景星系的外观。在星团后面最微弱的星系中，有三个紧凑的红外物体，看起来它们可能是绿豌豆的远亲。这三个星系中最遥远的星系被放大了大约10倍，除了望远镜前所未有的能力之外，还提供了来自大自然的重要帮助。

韦伯所做的不仅仅是对星团进行成像 - 其近红外光谱仪（NIRSpec）仪器还捕获了场景中选定星系的光谱。当Rhoads和他的同事检查这些测量值并校正空间膨胀引起的波长拉伸时，他们看到氧气，氢气和氖排放的特征与附近绿豌豆的特征惊人地相似。

詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外光谱仪捕获了SMACS 0723后面选定星系的化学指纹，包括三个微弱的遥远物体。当校正数十亿年来空间膨胀引起的波长拉伸时，这些星系的光谱（以红色显示）表现出由氧，氢和氖发射的特征，这些特征与附近发现的所谓绿豌豆星系（绿色）的相似之处惊人。此外，韦伯的观测使得首次测量这些宇宙黎明星系中的氧气量成为可能。为了澄清这些关系，谱线被垂直拉伸。（美国宇航局戈达德太空飞行中心/罗兹等人，2023 年）

此外，韦伯光谱首次使得测量这些宇宙黎明星系中的氧气量成为可能。

当恒星产生能量时，它们将氢和氦等较轻的元素转化为较重的元素。当恒星在生命的尽头爆炸或失去外层时，这些较重的元素被纳入形成下一代恒星的气体中，这个过程仍在继续。在宇宙历史中，恒星稳步丰富了宇宙。

其中两个韦伯星系含有大约20%的氧气。它们类似于典型的绿豌豆，但占斯隆调查观测到的附近星系的不到0.1%。研究的第三个星系更不寻常。

戈达德研究员桑吉塔·马尔霍特拉（Sangeeta Malhotra）说：“我们看到这些物体存在于131亿年前，当时宇宙的年龄约为当前年龄的5%。“我们看到它们在任何意义上都是年轻的星系 - 充满了年轻的恒星和发光的气体，含有很少的化学产物从早期恒星回收。事实上，其中一个只含有像我们这样的星系的2%的氧气，可能是迄今为止化学上最原始的星系。

NIRSpec由空中客车工业公司为ESA（欧洲航天局）建造。它的近五十万个微型快门阵列 - 可以打开或关闭以允许或阻挡光线的微小门 - 使其能够一次捕获多达100个单个物体的光谱。微快门阵列和探测器子系统由NASA制造。

詹姆斯韦伯太空望远镜是由美国宇航局及其合作伙伴ESA和CSA（加拿大航天局）领导的国际任务，是世界上首屈一指的空间科学天文台。美国宇航局总部负责监督该机构科学任务理事会的任务。美国宇航局戈达德太空飞行中心为该机构管理韦伯，并监督太空望远镜科学研究所，诺斯罗普格鲁曼公司和其他任务合作伙伴执行的任务工作。除了戈达德之外，美国宇航局的几个中心也为该项目做出了贡献，包括该机构在休斯顿的约翰逊航天中心，南加州的喷气推进实验室，阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心，加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心等。