韦伯望远镜发现了处于一个奇特的星系,竟是星系形成的缺失环节

葫芦科普 2024-09-28 22:17:53

近日,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)取得了一项令人瞩目的成果:发现了一颗罕见的星系GS-NDG-9422。这颗星系位于宇宙早期,燃烧的气体温度几乎是它附近宇宙恒星的两倍,而且它的亮度竟然超过了周围的恒星。这一发现为我们了解宇宙的起源与演化提供了新的线索。

科学家们在大爆炸后约10亿年的时期探测到这颗星系,GS-NDG-9422内充满了炽热的巨星。研究团队的首席研究员、牛津大学的天文学家亚历克斯·卡梅隆在观察星系光谱时感叹道:“我在观察星系的光谱时的第一个想法是,‘那真奇怪,’这正是韦伯望远镜设计用来揭示的:全新的早期宇宙现象,这将帮助我们理解宇宙故事是如何开始的。”

GS-NDG-9422星系的独特之处在于其内部燃烧着极为炽热的恒星。这些恒星以大量光子轰击周围的气体云,使得气体云比它们自身还要明亮,这是研究人员认为在最古老恒星代的星系中可能存在的罕见现象。牛津大学的亚历克斯·卡梅隆教授在对这一现象的观察时,感叹道:“那真奇怪。”正是这种新奇的现象,正是韦伯望远镜所致力于揭示的:早期宇宙中尚未被我们完全理解的现象,这揭开了宇宙故事的开端。

天文学家们虽然尚未明确最早恒星团块何时开始聚集成我们今天所见的星系,但普遍的宇宙学观点认为,这一过程在大爆炸后的最初几亿年间缓慢展开。对于早期宇宙中恒星的种类以及它们所需的点燃时间,研究者们也依然充满疑问。由于大爆炸后所产生的唯一物质是氢和氦,因此被称为“第三代恒星”的原始恒星,通常被认为是巨大、明亮且炽热的。然而,第一批宇宙中的巨型恒星燃烧得极为猛烈,导致它们迅速消亡,通过超新星爆炸将核心所形成的重元素散布到宇宙中,最终为后来的行星与恒星的形成奠定了基础。

为了探寻最早恒星的存在,研究人员将韦伯太空望远镜的视线对准了天空中一个遥远的区域。由于光在真空中的传播速度是固定的,因此越深入宇宙,我们所看到的时间就越久远,因为来自更远的光源所发出的光线经过了更长时间的旅行。这一特性使得天文学家们成功发现了9422星系.

这颗恒星燃烧温度高达约80,000摄氏度,几乎是我们本地宇宙中发现的恒星温度40,000到50,000摄氏度的两倍。尽管如此,这些超热恒星却可能并不是宇宙中最古老恒星代的一部分,因为研究显示,该星系中的元素并不仅仅是氢和氦,因为这意味着该星系已经经历了多次恒星的形成与爆炸过程。恒星在其生命周期中通过核聚变反应生成更重的元素,如碳、氧、铁等。这些元素在恒星死亡后以超新星的形式散布到星际空间,最终被新的恒星吸收,形成新的星体。因此,一个星系中存在较多元素的迹象,说明这个星系中的恒星已经经历了几代的演化。

这些超热恒星通常形成于星际气体云密集的区域,它们的形成往往伴随着强烈的引力作用和高能量的爆炸事件。由于其高温,这些恒星释放大量的紫外线辐射,对周围环境产生了巨大的影响,可能会导致其他恒星的形成或是星际介质的加热与电离。

牛津大学的宇宙学家哈雷·卡茨在对此现象的研究中表示:“我们知道这个星系中并没有第三代恒星,因为韦伯的数据展示了过多的化学复杂性。”他进一步指出:“这个星系中的奇异恒星与我们所熟知的恒星类型截然不同,可能为我们理解星系如何从原始恒星演变为现有的星系类型提供了重要的线索。”

随着这些“缺失环节”恒星的发现,天文学家们正加紧深入探索早期宇宙,以寻找更多类似的星系。这将有助于解答这些恒星类型在宇宙早期阶段的普遍性,为我们理解宇宙的起源和演变提供新的视角。卡梅隆教授表示:“这是一个非常激动人心的时刻,能够利用韦伯望远镜探索过去无法触及的宇宙时代,我们正处于新发现与理解的起点。”

这项发现不仅仅是科学界的一次突破,更是人类探索宇宙奥秘的又一重要里程碑。第一代恒星通过核聚变生成的重元素为后来的星系形成提供了必要的“建筑材料”。这些元素不仅是行星形成的基础,也是生命产生的必要条件。科学家们通过JWST等先进望远镜的探测,能够更清晰地追踪这些恒星与星系的演变历程,为未来的研究奠定基础。

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