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相互作用的星系比它们看起来要多,JWST显示

2024-07-17科学

两年前 ,JWST发布了第一批科学图像

该视图展示了JWST的NIRCam和MIRI视图之间的差异,NIRCam的视图更清晰,并揭示了更多的物体。然而,MIRI视图揭示了其他波长无法看到的尘埃细节,包括内部尘埃的丰度和成分,这与星系的恒星形成和生命形成潜力有关。在MIRI视图中,红色=富气;蓝色 = 气体贫乏(但仍然存在);绿色=有机分子,尤其是多环芳烃。
图片来源 :NASA、ESA、CSA 和 STScI

它们将高分辨率与前所未有的红外光 灵敏度 相结合。

与(较旧的)哈勃数据叠加在一起,南环星云的JWST NIRCam图像在许多方面都明显优越:分辨率,揭示的细节,外层气体的范围等。这确实是一个壮观的揭示,揭示了像太阳这样的恒星是如何结束生命的,以及星云在哈勃和JWST图像的获取之间是如何非常轻微的扩张的。
图片来源 :NASA、ESA、CSA 和 STScI

早期 有很多惊喜

这张照片是詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的斯蒂芬五重奏的第一张中红外图像。图像最右上方的星系显示出一个明亮的尖刺图案:一个以前从未被发现的超大质量黑洞的证据。
图片来源 :NASA、ESA、CSA、STScI

行星系统内 的新特征被发现。

这张围绕着年轻恒星Fomalhaut的尘土飞扬的碎片盘的图像来自韦伯的中红外仪器(MIRI)。它揭示了三个嵌套带,延伸到距离恒星140亿英里(230亿公里)的地方。以前从未见过的内带由韦伯首次揭示。左侧的标签表示各个要素。在右边,一个巨大的尘埃云被突出显示,拉出以两种红外波长显示它:23 和 25.5 微米。
图片来源 :NASA、ESA、CSA;处理:A. Gáspár(亚利桑那大学)和 Alyssa Pagan (STScI)

距离记录 被打破 ,无论是 单个星系

JADES-GS-z14-0,在顶部的插框中,位于一个更近、更亮、更蓝的星系后面(就在右边)。只有通过具有令人难以置信的分辨率的光谱学的力量,能够将两个来源分开,才能确定这个破纪录的遥远物体的性质。它的光来自宇宙只有2.9亿年的历史:只有现在年龄的2.1%。
图片来源 :S. Carniani et al. (JADES collaboration), arXiv:2405.18485, 2024

以及 最早的星系团

这里显示了作为已确定的原星系团A2744z7p9OD成员的星系,在星系团Abell 2744的JWST视图中,它们的位置被勾勒出来。在大爆炸后仅6.5亿年,它是迄今为止发现的最古老的原始星系团。这还为时过早,但与最早的原始星团何时应该从最初始的过度密集区域出现的模拟一致。
图片来源 :NASA、ESA、CSA、Takahiro Morishita (IPAC);处理:Alyssa Pagan (STScI)

但是在相互作用的星系中也出现了壮观的特征。

在这张图像中,从斯蒂芬五重奏的一个相互作用的成员星系中撕裂的恒星流闪闪发光,而背景星系则从更远的地方发光。形成的新恒星可能不会长时间保持引力束缚和不受干扰,但只要它们持续存在,就会形成恒星(或星系)的集合,其中根本没有暗物质。
图片来源 :NASA、ESA、CSA 和 STScI

在近红外近红外和中红外MIRI视图下,光学不可见的特征闪耀着 光芒

合并过程中的一对相互作用的星系,称为IC 1623,由JWST在这里成像。来自JWST的三台仪器MIRI,NIRSpec和NIRCam的数据被用于构建此图像。中心正在进行的星爆会产生强烈的红外辐射。
图片来源 :ESA/Webb、NASA & CSA、L. Armus & A. Evans;鸣谢:R. Colombari

此前, 哈勃望远镜观测 到了星系对Arp 142——企鹅和蛋。

这对相互作用的星系,被编为Arp 142,在哈勃太空望远镜揭示了两个成员星系的视图后被称为「企鹅和蛋」:扩展的NGC 2936和紧凑的NGC 2937。
图片来源 :美国宇航局、欧空局和哈勃遗产团队(STScI/AURA)

为了 庆祝成立两周年 ,JWST发布了 一张NIRCam图片

这张企鹅和蛋的NIRCam视图显示出烟雾般的外观,而企鹅的「眼睛」则闪耀着光芒:对应于大约7500万年前只是一个正常外观的螺旋星系的中心。与「蛋」星系的引力相遇使质量较小的螺旋星系扭曲并膨胀成现在看到的形状。
图片来源 :NASA、ESA、CSA、STScI

MIRI图像

在中红外光下,企鹅看起来更像是一匹海马,凉爽的尘埃主导着银河系的外观,而蛋看起来更小、更紧凑:主要由它里面存在的更冷、更老的恒星照亮。在比NIRCam图像长得多的波长下,MIRI的分辨率要低得多,但仍然显示出惊人的清晰特征。
图片来源 :NASA、ESA、CSA、STScI

还有这次银河系相遇的 合成图像 ,发生在3.26亿光年之外。

在这张合成图像中,NIRCam和MIRI数据组合在一起,生成了这张图像,该图像比NIRCam或MIRI图像本身的细节更丰富。虽然MIRI和NIRCam的特征在整个企鹅中都清晰可见,但只有蛋的中央核心有MIRI的贡献。
图片来源 :NASA、ESA、CSA、STScI

更大的星系企鹅星系表现出严重扩展的特征:打结的气体,这引发了新的恒星形成事件。

这个三面板动画显示了哈勃(可见光)、NIRCam(近红外光)和NIRCam+MIRI(所有JWST光)复合图像叠加在一起,突出了Arp 142的企鹅组件中存在的各种特征。
图片来源 :美国宇航局、欧空局和哈勃遗产团队(STScI/AURA);美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI;处理: E. Siegel

与此同时,蛋相对不受干扰:一个质量更大、更紧凑的椭圆星系,剩下的气体很少。

这个三面板动画显示了哈勃(可见光)、NIRCam(近红外光)和NIRCam+MIRI(所有JWST光)复合图像相互叠加,突出了Arp 142的Egg组件中存在的各种特征。请注意,只有背景星系和蛋的绝对中心会受到MIRI图像的影响。
图片来源 :美国宇航局、欧空局和哈勃遗产团队(STScI/AURA);美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI;处理: E. Siegel

在附近,边缘星系PGC 1237172距离1亿光年更近:尘埃贫乏,MIRI几乎看不见。

这个三面板动画显示了哈勃(可见光)、NIRCam(近红外光)和NIRCam+MIRI(所有JWST光)复合图像叠加在一起,突出了边缘星系PGC 1237172中存在的各种特征。银河系本身对MIRI的眼睛来说几乎是看不见的。
图片来源 :美国宇航局、欧空局和哈勃遗产团队(STScI/AURA);美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI;处理: E. Siegel

企鹅曾经是一个螺旋形的,在红外光下伸展成海马般的外观。

这三个视图显示了企鹅星系的可见光(左)、近红外(中)和中红外(右)视图,该星系是Arp 142的一部分。该星系在中红外光下呈现出类似海马的外观,因为多环芳烃,古老而凉爽的恒星和冷尘埃被突出显示。
图片来源 :美国宇航局、欧空局和哈勃遗产团队(STScI/AURA);美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI;作曲: E. Siegel

烟雾般的外观揭示了多环芳烃:可能是生命前体的复杂有机分子。

JWST的这张带注释的合成视图同时显示了NIRCam和MIRI数据,以较红的颜色突出显示了较长波长的特征,以较蓝的颜色突出显示了较短波长的特征。特别是企鹅,它表现出多种多样的气态和恒星特征,展示了它被这种引力相遇所破坏的程度。
图片来源 :NASA、ESA、CSA、STScI

最终,具有讽刺意味的是,蛋 将包含 企鹅。