詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現幾與宇宙同齡的最古老星系
該星系在宇宙只有3.5億歲時形成，僅僅是其當前年齡的2%。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡高級深銀河系外調查（JADES）研究的天空區域。
（圖片來源：美國國家航空航天局NASA、歐洲航天局ESA、加拿大航空航天局CSA和M. Zamani（歐航局/韋伯）。科學： B. Robertson（加州大學聖克魯茲分校），S. Tacchella（劍橋），E. Curtis-Lake（赫特福德），S. Carniani（普通高中）和JADES合作組織。）
天文學家證實，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在其運行的最初幾個月裏，探測到的四個古老星系是科學家們目前所見過的最古老的星系，幾乎和宇宙一樣古老。
這些星系是在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（韋伯或JWST）上的近紅外相機（NIRCam）拍攝的數百個有把握確認是恒星集團的成像中發現的。但是，科學家們只能在用近紅外光譜儀詳細查看這些古老天體的情況之後，才能夠確認它們真的像看起來那樣古老，近紅外光譜儀揭示了它們的化學成分，並確定了這些星系遠離韋伯的速度。
天文學家們現在了解到這四個星系的光花了134億多年抵達韋伯。更准確地說，韋伯望遠鏡看到的是大爆炸後3.5億年時這些星系的樣子，那時宇宙的年齡僅爲現在的2%，而這些星系的開始形成時間肯定更早。
觀測這些年輕的恒星家族正是韋伯的建造目的，科學家們對它在運行初期這麽早就開始提供如此令人著迷的結果而感到興奮。
“這些（星系）發現遠遠超出了我們在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡JWST之前的所有想象，”布朗特·羅伯遜，加州大學聖克魯茲分校的天體物理學家、參與觀測的研究人員之一，在一份聲明中說，“有了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡JWST，如今我們第一次發現如此遠的星系，並能通過光譜學分析確認它們真的很遙遠。”
爲了確認這些星系真的像看起來那樣古老，天文學家們必須從近紅外光譜學的數據中獲得對所謂“紅移”的精確估計。紅移讓離我們越遠的物體看起來越紅，這是宇宙膨脹的結果，宇宙膨脹將遠處的恒星和星系發出的光拉長到更長、更紅的光譜波長中。
韋伯探測到的最遠的星系顯示了13.2的紅移，對應大約135億年左右的年齡——這是迄今爲止對任一星系測量出的最高值。
“在紅移13，宇宙年齡才大約3.25億年左右。”羅伯遜說。
這些觀測作爲詹姆斯·韋伯太空望遠鏡高級深河外調查（JADES）項目的一部分開展，該項目利用近紅外相機和近紅外光譜學研究早期宇宙，而這些研究方式方法在以前是不可能的。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡四個特別遙遠星系的光譜。（圖片來源：美國國家航空航天宇航局、歐洲航天局、加拿大航空航天局,和空間望遠鏡科學研究所、 M. Zamani (歐航局/韋伯), L. Hustak (空間望遠鏡科學研究所).科學：B. Robertson (加州大學聖克魯茲分校), S. Tacchella (劍橋), E. Curtis-Lake (赫特福德), S. Carniani (普通高中), 和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡高級深銀河系外調查JADES 合作組織）
作爲一個由80多位天文學家組成的國際合作項目，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡高級深銀河系外調查JADES只是奮進的開始。下一步，天文學家們希望觀察這些星系中的單個恒星，其中一些恒星可能比韋伯觀測到的年齡早1億年誕生。
“通過這些測量結果，我們能夠知曉這些星系的實際亮度，並計算出它們有多少顆恒星，”羅伯遜說，“現在我們可以開始真正分揀出星系是如何隨著時間的推移湊在一起的。”
這些觀測與天文學家們基于現有的星系形成模型所預期的一致，羅伯遜補充說。
在近紅外相機觀測結果中，研究團隊還發現了一些看起來比現在已確認的星系更古老的星系，只是這些星系的年齡還沒有用近紅外相機進行更精確的光譜分析測量驗證。
這些新發現將會于周一（12月12日）在巴爾的摩市的空間望遠鏡科學研究所的一場會議上公布。
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*韋伯望遠鏡和錢德拉聯手拍攝超新星遺迹仙後座A的絕妙景象*
美國宇航局長壽的錢德拉X射線天文台首次與詹姆斯韋伯太空望遠鏡（JWST）合作，拍攝了這張著名超新星遺迹仙後座A令人難以置信的詳細圖像。JWST于2023年4月首次觀察了這顆遺迹，並注意到這顆被摧毀的恒星有一個不尋常的碎片結構，被稱爲“綠色怪物”。合並後的圖像幫助天文學家更好地了解了這種不尋常的結構是什麽，此外，它還揭示了創造仙後座A的爆炸的新細節。
這張新圖像還包括了來自哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡的數據。造成這一標志性遺迹的超新星爆炸發生在大約340年前。來自普渡大學的丹·米利薩夫爾耶維奇（Dan Milisavljevic）在新奧爾良舉行的美國天文學會第243次會議上展示了這些新的圖像和細節。
這張彩色的圖片可以分成不同的顔色，代表不同望遠鏡看到的不同波長的光。錢德拉觀測到的X射線是藍色的，這些數據表明，碎片中的熱氣體是由矽和鐵等元素組成的。天文學家認爲，X射線來自被摧毀的恒星的超新星殘骸，它産生了高能電子，在爆炸波的磁場線中移動。在殘余物的外部區域，X射線也以細弧的形式存在。
來自JWST的紅外數據是紅、綠、藍三色，這顯示了被加熱的塵埃發出的紅外輻射，因爲它被埋在高溫氣體中。哈勃望遠鏡的光學數據顯示爲紅色和白色，顯示了該領域的恒星。圖像的外部部分還包括來自美國宇航局斯皮策太空望遠鏡的紅外數據，顯示爲紅色、綠色和藍色。
分析這些數據的天文學家發現，來自爆炸波的仙後座A外層的細絲，與“綠色怪物”的X射線特性非常匹配，其中包括的鐵和矽比超新星碎片中的更少。
你可以在下面這張圖中看到，“綠色怪物”的輪廓內部的顔色與爆炸波的顔色相匹配，而不是與鐵和矽碎片的顔色相匹配。研究人員得出結論，“綠色怪物”是由爆炸的恒星撞擊周圍物質産生的衝擊波産生的，這支持了JWST數據本身的早期建議。
“我們已經懷疑綠怪物是由爆炸的恒星撞擊周圍物質産生的衝擊波造成的，”領導錢德拉研究工作的阿姆斯特丹大學的雅科·溫克（Jacco Vink）說。“錢德拉幫我們搞定了這個案子。”
錢德拉可以看到爆炸産生的碎片，因爲它被衝擊波加熱到數千萬度。JWST的數據顯示了一些沒有受到衝擊波影響的物質，這些物質可以被稱爲“原始”碎片。
爲了了解更多關于超新星爆炸的信息，研究人員將JWST的原始碎片視圖與超新星中産生的放射性元素的X射線圖進行了比較。他們使用NASA的核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR）數據繪制放射性钛的地圖，錢德拉通過測量鐵的位置繪制放射性鎳的地圖。放射性的鎳衰變形成鐵。另一張圖片顯示富含鐵的碎片（追蹤放射性鎳的位置）是綠色的，放射性钛是藍色的，原始碎片是橙色和黃色的。
他們說，他們的分析表明，在X射線中看到的放射性物質，幫助塑造了韋伯看到的殘骸中心附近的原始碎片，形成了空洞。原始碎片中的精細結構，很可能是恒星內層與恒星核心在重力作用下坍縮過程中産生的熱放射性物質劇烈混合時形成的。
丹·米利薩夫爾耶維奇說：“我們已經繪制了這顆超新星遺迹中心的網狀原始碎片的第一張地圖。以前沒有人在爆炸的恒星中看到過這樣的結構。”---知新了了-
