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交互作用的星系比它們看起來要多,JWST顯示

2024-07-17科學

兩年前 ,JWST釋出了第一批科學影像

該檢視展示了JWST的NIRCam和MIRI檢視之間的差異,NIRCam的檢視更清晰,並揭示了更多的物體。然而,MIRI檢視揭示了其他波長無法看到的塵埃細節,包括內部塵埃的豐度和成分,這與星系的恒星形成和生命形成潛力有關。在MIRI檢視中,紅色=富氣;藍色 = 瓦斯貧乏(但仍然存在);綠色=有機分子,尤其是多環芳烴。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA 和 STScI

它們將高分辨率與前所未有的紅外光 靈敏度 相結合。

與(較舊的)哈伯數據疊加在一起,南環星雲的JWST NIRCam影像在許多方面都明顯優越:分辨率,揭示的細節,外層瓦斯的範圍等。這確實是一個壯觀的揭示,揭示了像太陽這樣的恒星是如何結束生命的,以及星雲在哈伯和JWST影像的獲取之間是如何非常輕微的擴張的。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA 和 STScI

早期 有很多驚喜

這張照片是詹姆士·韋伯太空望遠鏡拍攝的史帝芬五重奏的第一張中紅外影像。影像最右上方的星系顯示出一個明亮的尖刺圖案:一個以前從未被發現的超大品質黑洞的證據。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA、STScI

行星系統內 的新特征被發現。

這張圍繞著年輕恒星Fomalhaut的塵土飛揚的碎片盤的影像來自韋伯的中紅外儀器(MIRI)。它揭示了三個巢狀帶,延伸到距離恒星140億英裏(230億公裏)的地方。以前從未見過的內帶由韋伯首次揭示。左側的標簽表示各個要素。在右邊,一個巨大的塵埃雲被突出顯示,拉出以兩種紅外波長顯示它:23 和 25.5 微米。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA;處理:A. Gáspár(亞利桑那大學)和 Alyssa Pagan (STScI)

距離記錄 被打破 ,無論是 單個星系

JADES-GS-z14-0,在頂部的插框中,位於一個更近、更亮、更藍的星系後面(就在右邊)。只有透過具有令人難以置信的分辨率的光譜學的力量,能夠將兩個來源分開,才能確定這個破紀錄的遙遠物體的性質。它的光來自宇宙只有2.9億年的歷史:只有現在年齡的2.1%。
圖片來源 :S. Carniani et al. (JADES collaboration), arXiv:2405.18485, 2024

以及 最早的星系團

這裏顯示了作為已確定的原星系團A2744z7p9OD成員的星系,在星系團Abell 2744的JWST檢視中,它們的位置被勾勒出來。在大霹靂後僅6.5億年,它是迄今為止發現的最古老的原始星系團。這還為時過早,但與最早的原始星團何時應該從最初始的過度密集區域出現的模擬一致。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA、Takahiro Morishita (IPAC);處理:Alyssa Pagan (STScI)

但是在交互作用的星系中也出現了壯觀的特征。

在這張影像中,從史帝芬五重奏的一個交互作用的成員星系中撕裂的恒星流閃閃發光,而背景星系則從更遠的地方發光。形成的新恒星可能不會長時間保持重力束縛和不受幹擾,但只要它們持續存在,就會形成恒星(或星系)的集合,其中根本沒有暗物質。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA 和 STScI

在近紅外近紅外和中紅外MIRI檢視下,光學不可見的特征閃耀著 光芒

合並過程中的一對交互作用的星系,稱為IC 1623,由JWST在這裏成像。來自JWST的三台儀器MIRI,NIRSpec和NIRCam的數據被用於構建此影像。中心正在進行的星爆會產生強烈的紅外放射線。
圖片來源 :ESA/Webb、NASA & CSA、L. Armus & A. Evans;鳴謝:R. Colombari

此前, 哈柏望遠鏡觀測 到了星系對Arp 142——企鵝和蛋。

這對交互作用的星系,被編為Arp 142,在哈伯太空望遠鏡揭示了兩個成員星系的檢視後被稱為「企鵝和蛋」:擴充套件的NGC 2936和緊湊的NGC 2937。
圖片來源 :美國國家航空暨太空總署、歐空局和哈伯遺產團隊(STScI/AURA)

為了 慶祝成立兩周年 ,JWST釋出了 一張NIRCam圖片

這張企鵝和蛋的NIRCam檢視顯示出煙霧般的外觀,而企鵝的「眼睛」則閃耀著光芒:對應於大約7500萬年前只是一個正常外觀的螺旋星系的中心。與「蛋」星系的重力相遇使品質較小的螺旋星系扭曲並膨脹成現在看到的形狀。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA、STScI

MIRI影像

在中紅外光下,企鵝看起來更像是一匹海馬,涼爽的塵埃主導著銀河系的外觀,而蛋看起來更小、更緊湊:主要由它裏面存在的更冷、更老的恒星照亮。在比NIRCam影像長得多的波長下,MIRI的分辨率要低得多,但仍然顯示出驚人的清晰特征。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA、STScI

還有這次銀河系相遇的 合成影像 ,發生在3.26億光年之外。

在這張合成影像中,NIRCam和MIRI數據組合在一起,生成了這張影像,該影像比NIRCam或MIRI影像本身的細節更豐富。雖然MIRI和NIRCam的特征在整個企鵝中都清晰可見,但只有蛋的中央核心有MIRI的貢獻。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA、STScI

更大的星系企鵝星系表現出嚴重擴充套件的特征:打結的瓦斯,這引發了新的恒星形成事件。

這個三面板動畫顯示了哈伯(可見光)、NIRCam(近紅外光)和NIRCam+MIRI(所有JWST光)復合影像疊加在一起,突出了Arp 142的企鵝元件中存在的各種特征。
圖片來源 :美國國家航空暨太空總署、歐空局和哈伯遺產團隊(STScI/AURA);美國國家航空暨太空總署、歐空局、CSA、STScI;處理: E. Siegel

與此同時,蛋相對不受幹擾:一個品質更大、更緊湊的橢圓星系,剩下的瓦斯很少。

這個三面板動畫顯示了哈伯(可見光)、NIRCam(近紅外光)和NIRCam+MIRI(所有JWST光)復合影像相互疊加,突出了Arp 142的Egg元件中存在的各種特征。請註意,只有背景星系和蛋的絕對中心會受到MIRI影像的影響。
圖片來源 :美國國家航空暨太空總署、歐空局和哈伯遺產團隊(STScI/AURA);美國國家航空暨太空總署、歐空局、CSA、STScI;處理: E. Siegel

在附近,邊緣星系PGC 1237172距離1億光年更近:塵埃貧乏,MIRI幾乎看不見。

這個三面板動畫顯示了哈伯(可見光)、NIRCam(近紅外光)和NIRCam+MIRI(所有JWST光)復合影像疊加在一起,突出了邊緣星系PGC 1237172中存在的各種特征。銀河系本身對MIRI的眼睛來說幾乎是看不見的。
圖片來源 :美國國家航空暨太空總署、歐空局和哈伯遺產團隊(STScI/AURA);美國國家航空暨太空總署、歐空局、CSA、STScI;處理: E. Siegel

企鵝曾經是一個螺旋形的,在紅外光下伸展成海馬般的外觀。

這三個檢視顯示了企鵝星系的可見光(左)、近紅外(中)和中紅外(右)檢視,該星系是Arp 142的一部份。該星系在中紅外光下呈現出類似海馬的外觀,因為多環芳烴,古老而涼爽的恒星和冷塵埃被突出顯示。
圖片來源 :美國國家航空暨太空總署、歐空局和哈伯遺產團隊(STScI/AURA);美國國家航空暨太空總署、歐空局、CSA、STScI;作曲: E. Siegel

煙霧般的外觀揭示了多環芳烴:可能是生命前體的復雜有機分子。

JWST的這張帶註釋的合成檢視同時顯示了NIRCam和MIRI數據,以較紅的顏色突出顯示了較長波長的特征,以較藍的顏色突出顯示了較短波長的特征。特別是企鵝,它表現出多種多樣的氣態和恒星特征,展示了它被這種重力相遇所破壞的程度。
圖片來源 :NASA、ESA、CSA、STScI

最終,具有諷刺意味的是,蛋 將包含 企鵝。