Astro<em></em>nomers co<em></em>nfirm Maisie's galaxy is among earliest ever observed

多亏了詹姆斯·韦伯太空望远镜,天文学家们竞相寻找一些最早的星系,现在已经证实,去年夏天首次发现的一个星系实际上是迄今为止发现的最早的星系之一。研究结果发表在《自然》杂志上。

自从第一次探测到梅西星系以来的后续观测表明,它来自大爆炸后3.9亿年。尽管这并不像德克萨斯大学奥斯汀分校天文学家史蒂文·芬克尔斯坦领导的团队去年夏天首次估计的那么早,但它仍然是观测到的四个最早确认的星系之一。

“关于Maisie星系的令人兴奋的事情是,它是JWST发现的第一个遥远星系之一,在那一组星系中,它是第一个真正被光谱确认的星系,”Finkelstein说,他是UT Austin的天文学教授,《自然》杂志论文的作者,也是宇宙进化早期释放科学调查(CEERS)的首席研究员。他以女儿的名字命名这个星系,因为它是在女儿生日那天发现的。

最新的分析是由第一作者Pablo Arrabal Haro领导的,他是美国国家科学基金会国家光学红外天文学研究实验室的博士后研究员。除了芬克尔斯坦,德克萨斯大学奥斯汀分校的合著者还有凯特琳·凯西、米凯拉·巴格利、凯瑟琳·奇沃洛夫斯基和藤本诚司。

CEERS团队目前正在评估大约10个其他星系,它们可能来自比Maisie更早的时代。

太空中的物体不会印上时间戳。为了推断我们观察到的光何时离开一个物体,天文学家测量了它的红移,即它的颜色因远离我们而移动的量。因为我们生活在一个不断膨胀的宇宙中,我们观察的时间越久远,物体的红移就越高。

最初对红移(以及大爆炸后的时间)的估计是基于光度学,即使用少量宽频率滤波器的图像中的光的亮度。这些估计是根据CEERS在望远镜最初分配的第一个观测季节收集的数据做出的。

为了获得更准确的估计,CEERS团队申请使用JWST的光谱仪器NIRSpec进行后续测量,该仪器将物体的光分成许多不同的窄频率,以更准确地识别其化学组成、热输出、内在亮度和相对运动。根据最新的光谱分析,梅西星系的红移为z=11.4。

这项研究还研究了CEERS-93316,这是一个由爱丁堡大学领导的团队最初在公开的CEERS数据中发现的星系,最初估计是在大爆炸后令人瞠目结舌的2.5亿年后观测到的。在进一步的分析中,研究小组发现CEERS-93316的红移更为温和,为z=4.9,对应于大爆炸后大约10亿年。

事实证明,CEERS-93316中的高温气体在与氧和氢相关的几个狭窄频段内发出了如此多的光,这使得星系看起来比实际蓝得多。这种蓝色的投射与芬克尔斯坦和其他人预计在非常早期的星系中看到的特征相似。这是由于光度法的一个怪癖,它只发生在红移约为4.9的物体上。芬克尔斯坦说,这是一个运气不好的例子。

“这是一个奇怪的案例,”芬克尔斯坦说。“在光谱上观察到的数十个高红移候选者中,这是唯一一个真正的红移比我们最初猜测的要小得多的例子。”

这个星系不仅呈现出不自然的蓝色,而且比我们目前的模型预测的在宇宙早期形成的星系要亮得多。

芬克尔斯坦说:“要解释宇宙是如何在如此短的时间内创造出如此巨大的星系的,这真的很有挑战性。”“所以,我认为这可能总是最有可能的结果,因为它是如此极端,如此明亮,如此明显的高红移。”