詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了717个古老星系，它们让宇宙充满了第一道光
这张来自美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的红外图像显示了被称为“南方货物”的天空区域的一部分。这里可以看到超过45，000个星系。(图片鸣谢:NASA、ESA、CSA、Brant Robertson(加州大学圣克鲁斯分校)、本·约翰逊(CfA)、桑德罗·塔切拉(剑桥)、玛西娅·里克(亚利桑那大学)、丹尼尔·艾森斯坦(CfA))
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Sharmila Kuthunur）：詹姆斯·韦伯望远镜(JWST或韦伯)揭示了数百个古老的星系，它们可能是宇宙的第一批成员——这是对先前已知当时存在的少数星系的一个飞跃。
一项新的研究报告称，早在大爆炸后的6亿年，这些非常年轻的星系就展示了复杂的结构和恒星形成的集群。这项研究是一项名为JWST高级深河外巡天(JADES)的国际合作的一部分，该项目从天空中的两个小区域收集了一个月的观测数据:一个在小熊座，另一个在穹窿座方向。在这个区域内有超过700个新发现的年轻星系，揭示了宇宙最早期的样子
“如果你把整个宇宙压缩成两个小时的电影，你会看到电影的前五分钟，”亚利桑那州斯图尔特天文台的助理研究教授、新研究的主要作者凯文·海恩林说，他周一(6月5日)在阿尔伯克基举行的美国天文学会第242次会议上宣布了这一发现。“这些星系正在开始制造我们今天在周围世界中看到的元素和复杂性的过程。”
这些新发现揭示了第一个星系和恒星是如何形成的，创造了今天在宇宙中观察到的丰富的元素目录。
仅仅在这标志着宇宙年龄在3.7亿到6.5亿年之间的5分钟内，海恩林和他的同事们研究了韦伯的数据，发现了717个年轻的星系——这比以前的预测要高——它们都已经跨越了数千光年，拥有复杂的结构，并在多个星团中诞生了恒星。
“以前，我们能看到的最早的星系看起来只是一些小斑点。然而，这些污迹代表了宇宙开始时数百万甚至数十亿颗恒星，”海恩林在一份声明中说。"现在，我们可以看到它们中的一些实际上是具有可见结构的扩展对象."
这项研究中使用的两个区域一起被称为GOODS-South，是大天文台起源深度巡天的首字母缩写，几乎所有主要的太空望远镜都进行了广泛的研究，包括哈勃、钱德拉X射线天文台和美国宇航局现已退休的斯皮策望远镜。
尽管之前进行了审查，韦伯在JADES期间发现的93%的新星系以前从未被发现过。
这幅由JWST的NIRCam(近红外照相机)拍摄的“货物-南方”的图像，显示了指南针箭头、比例尺和颜色键以供参考。这张图片显示了不可见的近红外波长的光被转换成可见光的颜色。(图片鸣谢:NASA、ESA、CSA、Brant Robertson(加州大学圣克鲁斯分校)、本·约翰逊(CfA)、桑德罗·塔切拉(剑桥)、玛西娅·里克(亚利桑那大学)、丹尼尔·艾森斯坦(CfA))
“我们之前看到的只是早期宇宙中最亮、最极端的明亮星系，”海恩林在周一的演讲中说。"现在我们真的在探索动荡的年轻宇宙中更正常、更日常的星系."
长期以来，人们一直在争论，究竟那个混乱的、布满灰尘的环境是如何清理干净，变成我们今天看到的透明宇宙的。一个主要的理论是，宇宙演化的这一阶段，称为再电离时代，发生在大爆炸后约40万年，当时第一代恒星——被认为是我们太阳质量的30至300倍，比太阳亮数百万倍——形成并向不透明的宇宙注入了第一缕光线。
紫外线星光通过将丰富的氢原子分裂成质子和电子来重新电离宇宙，这一过程一直持续到大爆炸后的10亿年。然而，很少有天文学家表示，超大质量黑洞(类似于位于我们银河系中心的黑洞)的外流可能引发了紫外线辐射从星系中逃逸，因此在宇宙演化中发挥了比以前想象的更重要的作用。
现在，JADES计划的第二个团队一直在研究宇宙大爆炸后5亿至8.5亿年间存在的星系，或者描述宇宙的两小时电影中的5至8分钟，他们认为自己找到了这个长期问题的答案。
“在宇宙的下一个场景中，我们开始真正看到星系形成对大尺度宇宙组成的影响，”领导第二项研究的德克萨斯大学博士后研究员瑞安·恩德斯利在周一的新闻发布会上说。“宇宙早期的星系在形成恒星的过程中，总体上要混乱得多。”
Endsley的团队研究了这些早期星系中恒星形成的迹象，这为了解星光如何电离这些星系中的气体提供了视角。该团队发现，当时六分之一的星系在星系光谱中显示出极端的线发射，这是一种被星光电离的原子在冷却并与其他分子结合时辐射的特征。
这些发射线是早期星系正在积极孕育恒星的证据，这些恒星随后将“大量紫外光子”注入各自的星系。这样，宇宙的早期恒星成为宇宙再电离的主要驱动力，Endsley说。
“这些极端的发射线实际上在早期宇宙中相对常见，”他在演讲中说。“我们发现的几乎每一个星系都显示出这些异常强烈的发射线信号，表明最近有密集的恒星形成，”他在声明中补充道。"这些早期星系非常擅长创造炽热的大质量恒星."
根据相同的发射线，Endsley的团队还推断早期宇宙中的星系在短暂爆发后产生了恒星，然后是平静期。
“突然间，你会发现这些早期星系中同时聚集了相当于几十个太阳质量的物质，”恩德斯利在周一的新闻发布会上告诉记者。“这对我们理解再电离是如何发生的非常重要，因为这些热的大质量恒星是这些紫外光子的非常有效的生产者，我们需要这些紫外光子来电离早期宇宙中的所有氢。”
