这张来自美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜(也称为韦伯或JWST)的红外图像是由近红外相机(NIRCam)为JWST高级深河外巡天(JADES)计划拍摄的。NIRCam的数据被用来确定哪些星系需要用光谱观测进一步研究。其中一个星系JADES-GS-z14-0(图中所示)被确定为红移14.32(+0.08/-0.20)，使其成为目前已知最遥远星系的记录保持者。这相当于宇宙大爆炸后不到3亿年的时间。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson(加州大学圣克鲁斯分校)，Ben Johnson (CfA)， Sandro Tacchella(剑桥大学)，phil Cargile (CfA)
阿斯特罗科学家们利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了已知最早、最遥远的星系，它们可以追溯到大爆炸后3亿年，这是了解宇宙早期阶段的一个重要里程碑。
一个国际天文学家小组宣布，他们发现了迄今为止确认的两个最早、最遥远的星系，它们的历史可以追溯到宇宙大爆炸后仅3亿年。这一重大发现是由美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)取得的，标志着早期宇宙研究的一个重要里程碑。这些星系是由加州大学圣克鲁斯分校天文学家布兰特·罗伯逊共同领导的JWST高级深河外巡天(JADES)小组发现的。
“这一发现完全出乎意料，很可能被视为迄今为止JWST最重要的星系外发现，”天文学和天体物理学教授、JADES指导委员会成员罗伯逊说。他是报告该发现各个方面的三篇论文中的第一篇的主要作者。
在一篇论文中，作者总结道:“这证明了新的JWST观测结果可以对我们对遥远宇宙的认识产生直接影响。在宇宙大爆炸后不到3亿年的时间里，高红移星系群已经建立起来，在JWST运作的前18个月里，我们已经将我们对宇宙过去的研究范围扩大了40%。”
“红移”指的是由宇宙膨胀引起的一种效应，即来自遥远星系的光在传播过程中波长会拉长。在这些新发现的星系中，这种效应是极端的——被拉伸了15倍，甚至星系的紫外线也被移动到只有JWST才能看到的红外波长。
科学家们使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRSpec(近红外光谱仪)获得了遥远星系JADES-GS-z14-0的光谱，以便准确测量它的红移，从而确定它的年龄。红移可以从一个被称为莱曼- α断裂的关键波长的位置来确定。这个星系可以追溯到宇宙大爆炸后不到3亿年。来源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)， S.卡尼尼(Scuola Normale Superiore)， JADES Collaboration
追逐早期星系
现代理论认为，星系是在特殊区域形成的，在那里，引力将宇宙气体和暗物质聚集成密集的团块，称为“光晕”。这些光晕在早期宇宙中迅速演化，融合成越来越大的物质集合。这种快速的发展就是为什么天文学家如此渴望发现更早的星系:每一个小的增长都将我们的目光转移到一个不太发达的时期，在这个时期，更明亮的星系更加独特和不寻常。
这两个新发现的星系位于哈勃超深场附近的一个区域，已经在光谱上得到了证实。为了与合作的标准命名惯例保持一致，这两个星系现在被称为JADES-GS-z14-0和JADES-GS-z14-1，前者是两个星系中距离较远的。
除了成为新的距离记录保持者外，jade - gs -z14-0还因其巨大和明亮而引人注目。JWST测量的星系直径超过1600光年。许多最明亮的星系的大部分光都是通过气体落入超大质量黑洞产生的，从而产生类星体。但研究小组表示，JADES-GS-z14-0的大尺寸意味着这些光一定是由年轻的恒星产生的。
深藏不露的宝石
然而，当JADES团队在一年前第一次发现这个巨大的星系时，它是一个谜，因为它在天空中看起来离前景星系很近，以至于他们无法确定这两个星系是不是邻居。但在2023年10月，JADES团队进行了更深入的成像——用JWST近红外相机在一个领域进行了整整5天的成像——形成了“JADES起源领域”。由于使用了旨在更好地隔离早期星系的滤镜，人们越来越相信jade - gs -z14-0确实非常遥远。
此外，该星系恰好落在该团队用JWST中红外仪器进行超深成像的区域。这些综合成像结果说服了研究小组将这个星系包括在JADES的顶点观测中，JADES是一个75小时的活动，对微弱的早期星系进行光谱分析。光谱学证实了他们的希望，JADES-GS-z14-0确实是一个破纪录的星系，而更微弱的候选星系JADES-GS-z14-1也几乎同样遥远。
宇宙探索的新时代
高亮度和恒星起源的结合使JADES-GS-z14-0成为早期宇宙中快速形成大型大质量星系的最独特证据。罗伯逊说:“我们可以探测到这个星系，即使它比现在暗淡10倍，这意味着我们可以看到宇宙中更早的其他例子——可能是在最初的2亿年。”“这个星系确实是一块宝石，它指向了早期宇宙中更多隐藏的宝藏。”
罗伯逊的论文《JADES起源领域最早的星系:大爆炸后亮度函数和宇宙恒星形成速率密度300 Myr》被《天体物理学杂志》接受发表。
参考文献:“JADES起源领域最早的星系:《大爆炸后的光度函数和宇宙恒星形成速率密度300迈》作者:Brant Robertson、Benjamin D. Johnson、Sandro Tacchella、Daniel J. Eisenstein、Kevin Hainline、Santiago Arribas、William M. Baker、Andrew J. Bunker、Stefano卡尼尼、Courtney Carreira、Phillip A. Cargile、stacimphane Charlot、Jacopo Chevallard、Mirko Curti、Emma Curtis-Lake、Francesco D'Eugenio、Eiichi Egami、Ryan Hausen、Jakob M. Helton、Peter Jakobsen、Zhiyuan Ji、Gareth C. Jones、Roberto Maiolino、Michael V. Maseda, Erica Nelson, Pablo G. Pérez-González, Dávid Puskás, Marcia Rieke, Renske Smit，孙风武，Hannah Übler, Lily Whitler, Christina C. Williams, Christopher N. A. Willmer, Chris Willott, Joris Witstok，已接受，天体物理学杂志。arXiv: 2312.10033
詹姆斯·韦伯太空望远镜是由美国国家航空航天局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。
