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美国国家航空航天局的韦布揭示了附近星系中复杂的气体和尘埃网络

美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的新图像使科学家们首次以高分辨率观察附近星系的精细结构,以及年轻恒星的形成对其的影响。NGC 1433是一个棒旋星系,有一个特别明亮的核心,周围环绕着双星环。在韦布的红外图像中,科学家们第一次可以看到洞穴状的气泡,在那里形成的恒星向周围环境释放能量。在NGC 1433的图像中,蓝色、绿色和红色被分配给韦布的7.7微米、10微米、11.3微米和21微米的MIRI数据(分别为F770W、F1000W、F1130W和F2100W)。

研究人员使用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜,在红外波长下以前所未有的分辨率首次观察了附近星系中的恒星形成、气体和尘埃。这些数据使我们能够初步收集21篇研究论文,这些论文为我们宇宙中一些最小规模的过程——恒星形成的开始——如何影响我们宇宙中最大物体——星系的演化提供了新的见解。

韦布科学运作第一年对附近星系进行的最大规模的调查是由附近星系高角度分辨率物理学(PHANGS)合作进行的,来自全球的100多名研究人员参与了这项调查。韦布观测由美国国家科学基金会NOIRLab双子天文台首席科学家、图森亚利桑那大学附属天文学家Janice Lee领导。

该团队正在研究19个螺旋星系的不同样本,在韦布科学行动的头几个月里,对其中五个目标——M74、NGC 7496、IC 5332、NGC 1365和NGC 1433——进行了观测。这一结果已经让天文学家感到震惊。

马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学的团队成员David Thilker说:“我们看到的精细结构非常清晰,这让我们大吃一惊。”。

加拿大阿尔伯塔大学的团队成员Erik Rosolowsky说:“我们直接看到了年轻恒星形成的能量如何影响它们周围的气体,这非常了不起。”。

在这张来自MIRI的图像中,NGC 7496的旋臂中充满了相互重叠的海绵状气泡和外壳。这些细丝和空腔是年轻恒星释放能量的证据,在某些情况下,还会喷出周围星际介质的气体和尘埃。在NGC 7496的这张图像中,蓝色、绿色和红色被分配给韦布的7.7微米、10微米、11.3微米和21微米的MIRI数据(分别为F770W、F1000W、F1130W和F2100W)。

韦布中红外仪器(MIRI)的图像揭示了这些星系中存在一个高度结构化的特征网络——发光的尘埃空洞和排列在旋臂上的巨大洞穴状气泡。在观测到的附近星系的一些区域,这种特征网似乎是由年轻恒星释放能量的单独和重叠的外壳和气泡构建的。

加州大学圣地亚哥分校的团队成员卡琳·桑德斯特罗姆说:“哈勃成像中完全黑暗的区域在这些新的红外图像中以精细的细节点亮,使我们能够研究星际介质中的尘埃是如何吸收恒星形成的光并在红外中发射出来的,照亮了一个复杂的气体和尘埃网络。”。

天文学家长期以来一直回避研究这些结构所需的高分辨率成像,直到韦布出现在照片中。

俄亥俄州立大学的团队成员Adam Leroy补充道:“PHANGS团队花了数年时间,使用美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜、阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列和超大望远镜的多单元光谱探测器,在光学、无线电和超暴波长下观测这些星系。”。“但是,恒星生命周期的最早阶段仍然不在视野中,因为这个过程被包裹在气体和尘埃云中。”

韦布强大的红外能力可以穿透尘埃,将缺失的拼图连接起来。

例如,MIRI(7.7和11.3微米)和Webb的近红外相机(3.3微米)可观测到的特定波长对多环芳烃的发射很敏感,多环芳烃在恒星和行星的形成中起着关键作用。Webb在PHANGS程序的第一次观测中检测到了这些分子。

以最精细的尺度研究这些相互作用,有助于深入了解星系如何随时间演变的全貌。

在对NGC 1365的MIRI观测中,星际介质中的尘埃和气体团吸收了形成恒星的光,并将其发射回红外,照亮了一个由海绵状气泡和丝状外壳组成的复杂网络,这些气泡和外壳受到年轻恒星的影响,向星系的旋臂释放能量。在NGC 1365的这张图像中,蓝色、绿色和红色被分配给韦布的7.7微米、10微米、11.3微米和21微米的MIRI数据(分别为F770W、F1000W、F1130W和F2100W)。

德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的Eva Schinnerer是PHANGS合作的负责人,她说:“因为这些观测是所谓的财政计划的一部分,所以在地球上观测和接收时,公众可以获得这些观测。”。

PHANGS团队将致力于创建和发布数据集,使韦布的数据与之前从其他天文台获得的每个补充数据集相一致,以帮助更广泛的天文界加速发现。

Lee说:“由于望远镜的分辨率,我们第一次可以对恒星的形成进行全面的普查,并对本星系群以外附近星系的星际介质气泡结构进行盘点。”。“这次人口普查将帮助我们了解恒星的形成及其反馈是如何在星际介质上留下印记的,然后产生下一代恒星,或者它实际上是如何阻碍下一代明星的形成的。”

PHANGS团队的这项研究是作为普通观察者计划2107的一部分进行的。该团队的初步发现由21项个人研究组成,最近发表在《天体物理杂志快报》的一期特别关注期上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学观测站。Webb将解开我们太阳系中的谜团,展望其他恒星周围的遥远世界,探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是一个由NASA及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和CSA(加拿大航天局)领导的国际项目。


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