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早期宇宙的恒星如何形成?——韋伯望遠鏡正在揭曉答案

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翻譯:劉海牧

校對:王婧彧

審閱:牧夫校對組

美編:徐玖坤

背景:庫特莉亞夫卡李子琦 胡永葳

早期宇宙的恒星如何形成?——韋伯望遠鏡正在揭曉答案

韋伯拍攝的NGC346星雲的圖像。

韋伯望遠鏡拍攝的新圖像,揭示了100多億年前的“宇宙正午”期間恒星是如何形成的。

距離地球約20萬光年的小麥哲倫星雲是銀河系的一個衛星星系,也是銀河系最近的鄰居之一,以缺乏比氫和氦重的金屬元素而聞名。(譯者注:在天文學中,比氫和氦更重的元素都被稱之為金屬元素)

小麥哲倫星雲中金屬元素的水準反映了其獨特環境,類似于宇宙早期時候,是以可以用于研究宇宙早期星系的樣子,當時宇宙剛形成約二三十億年,正處于恒星形成的巅峰時期。盡管過去有各種望遠鏡任務研究了小麥哲倫星雲,但仍有許多東西有待了解。

現在,通過韋伯的高分辨率成像,天文學家已經發現了超過33,000顆嵌入NGC 346星雲中的年輕恒星,NGC 346星雲是小麥哲倫星雲中最亮、最大的恒星形成區域。

1月11日在西雅圖舉行的第241屆美國天文學會會議上,Meixner分享了使用韋伯望遠鏡拍攝NGC 346的早期成像結果。

“氣體和塵埃帶”

宇宙塵埃是在恒星和行星形成時産生的,而當它們的形成過程停止,塵埃就會在星際媒體中盤旋。作為恒星和行星形成過程的衍生物,塵埃有與恒星和行星相似的重金屬組成。到目前為止,天文學家認為碳、氧和鐵等重元素是形成類地行星最終實作的塵埃所必需的,而所有這些元素都在小麥哲倫星雲中的濃度都比較低。

是以,當天文學家使用韋伯強大的近紅外相機(NIRCam)儀器研究NGC 347時,他們驚訝地發現了星際媒體中的“氣體和塵埃帶”。這一發現是早期的證據,證明盡管金屬含量低,但NGC 347是“塵土飛揚”的,并且具有形成岩石行星系統所需的原料。

使用韋伯的六個NIRCam過濾器,該團隊發現了超過33,000個他們稱之為“紅外超”的來源。在低品質恒星中,周圍碎片盤中的塵埃吸收星光并以紅外波長重新發射星光。是以,當天文學家探測到紅外輻射時,通常意味着他們已經探測到塵埃。

“我們很高興看到這些天體周圍的塵埃”,Meixner在新聞釋出會上告訴記者。

過去曾有望遠鏡任務研究過NGC 346,但這是天文學家第一次對塵埃進行成像。例如,現已退役的斯皮策望遠鏡在同一區域發現了87顆大品質的年輕恒星,但它不夠強大,無法識别出較小的恒星。哈勃太空望遠鏡也發現了數千顆前主序星,這些恒星散布在整個星雲中,并通過氣體和塵埃細絲互相連接配接。然而,許多這類恒星仍沒有被發現,因為哈勃對這類恒星周圍的塵埃不敏感。

現在,韋伯望遠鏡正在幫助天文學家揭開這些被塵埃包裹的恒星,韋伯望遠鏡可以比斯皮策望遠鏡探測到低10個星等的年輕恒星,以及比哈勃望遠鏡探測到低2個星等的前主序星。在紅外波長中尋找恒星形成區域,使天文學家能夠發現許多不可見或在光學波長下被錯誤識别的恒星。

在接下來的幾個月裡,天文學家希望了解小麥哲倫星雲中的恒星形成過程,是否與我們從自己星系觀察到的相似。他們還計劃繼續觀測該地區的原始恒星。這些恒星通過吸收周圍的塵埃變大和豐富,是以已經被韋伯發現的塵埃中有多少能夠在恒星形成過程中留存下來,最終剩下的塵埃是否足以形成岩石行星,都有待觀察。

目前,韋伯望遠鏡已經揭開了了大量年輕新恒星的面紗,同時天文學家表示這隻是個開始。

“我們現在隻是觸及了這些資料的表面,我們将把資料回退到幾乎接近褐矮星的極限,看看我們能找到什麼。”Meixner說。

文章來源:

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-dusty-ribbons-young-stars-neighbor-galaxy

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