韦伯揭开了有史以来最遥远星系之一GN-z11的秘密

（神秘的地球uux.cn）据美国宇航局韦伯任务团队：深入太空和时间，两个使用美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的团队研究了异常明亮的星系GN-z11，它存在于我们138亿年前的宇宙只有4.3亿年的时候。

这个星系最初是由美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜探测到的，是有史以来观测到的最年轻、最遥远的星系之一，它是如此明亮，以至于科学家们很难理解为什么。现在，GN-z11正在放弃它的一些秘密。

一个与韦伯一起研究GN-z11的团队发现了第一个明确的证据，证明该星系存在一个快速吸积物质的中心超大质量黑洞。他们的发现使这成为迄今为止发现的最远的活动超大质量黑洞。

英国剑桥大学卡文迪许实验室和卡夫利宇宙学研究所的首席研究员Roberto Maiolino解释道：“我们发现了在超大质量黑洞附近常见的密度极高的气体。”。“这是GN-z11托管一个吞噬物质的黑洞的第一个明确信号。”

这张来自美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜NIRCam（近红外相机）仪器的图像显示了星系北视场的一部分。在右下角，一个拉出突出显示了GN-z11星系，它出现在大爆炸后4.3亿年的某个时刻。该图像揭示了一个延伸的成分，追踪GN-z11宿主星系，以及一个中心致密源，其颜色与黑洞周围吸积盘的颜色一致。图像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、Brant Robertson（UC Santa Cruz）、Ben Johnson（CfA）、Sandro Taccella（剑桥）、Marcia Rieke（亚利桑那大学）、Daniel Eisenstein

利用韦伯，该团队还发现了通常在吸积超大质量黑洞附近观察到的电离化学元素的迹象。此外，他们还发现一股非常强大的风正被银河系喷出。这种高速风通常是由与强烈吸积的超大质量黑洞相关的过程驱动的。

同样来自卡文迪许实验室和卡夫利研究所的研究员HannahÜbler说：“韦伯的近红外相机揭示了一个延伸的组件，追踪宿主星系，以及一个中心的紧凑源，其颜色与黑洞周围吸积盘的颜色一致。”。

总之，这些证据表明，GN-z11在消耗物质的非常活跃的阶段拥有一个200万太阳质量的超大质量黑洞，这就是它如此明亮的原因。

同样由Maiolino领导的第二个团队使用Webb的NIRSpec（近红外光谱仪）在GN-z11周围的光环中发现了一团氦。

Maiolino说：“除了氦，我们没有看到任何其他东西，这表明这个星团一定相当原始。”。“这是这些时代在特别大质量星系附近的理论和模拟所预期的——光环中应该有一些原始气体，这些气体可能会坍塌并形成第三族星团。”

寻找从未见过的第三类恒星——第一代几乎完全由氢和氦形成的恒星——是现代天体物理学最重要的目标之一。预计这些恒星的质量非常大，亮度非常高，温度也非常高。他们预期的特征是存在电离的氦，不存在比氦重的化学元素。

第一批恒星和星系的形成标志着宇宙历史的根本转变，在这一过程中，宇宙从一个黑暗而相对简单的状态演变成了我们今天看到的高度结构化和复杂的环境。

这张由两部分组成的图显示了在GN-z11星系周围的光环中存在气态氦团的证据。在顶部，在最右边，一个小盒子识别了星系场中的GN-z11。中间的框显示了星系的放大图像。最左边的方框显示了GN-z11光环中氦气的地图，包括一个没有出现在中间面板中显示的红外颜色中的团。在图的下半部分，光谱显示了氦在光环中的独特“指纹”。全光谱没有显示其他元素的证据，因此表明氦团必须相当原始，由大爆炸遗留的氢气和氦气组成，没有受到恒星产生的较重元素的太多污染。在这些时代的特别大质量星系附近的理论和模拟预测，光环中应该有一些原始气体存在，这些气体可能会坍塌并形成第三族星团。图像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、Ralf Crawford（STScI）

在未来的韦伯观测中，Maiolino、Übler和他们的团队将更深入地探索GN-z11，他们希望加强可能在其光环中形成的第三族恒星的情况。

对GN-z11光环中原始气体团的研究已被天文学和天体物理学接受发表。对GN-z11黑洞的研究结果于2024年1月17日发表在《自然》杂志上。这些数据是作为JWST高级深星系外巡天（JADES）的一部分获得的，该巡天是NIRCam和NIRSpec团队的联合项目。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开我们太阳系的奥秘，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由美国国家航空航天局及其合作伙伴欧空局和加拿大航天局领导的一个国际项目。