詹姆斯韦伯太空望远镜是在寻找最远、最古老、最年轻还是第一个星系? 天文学家解释

詹姆斯韦伯凝视着遥远的宇宙。 信用:美国国家航空航天局

我们现在已经看到 詹姆斯韦伯太空望远镜的第一批数据. 它观察了遥远行星的大气、附近的星系群、被看不见的暗物质弯曲的星系光,以及恒星托儿所中的气体和尘埃云。

我们还看到了声称韦伯发现“我们见过的最古老的星系,“ 但是,这是什么意思?

我是专业的天文学家 研究古老的星系,甚至我也觉得这有点令人费解。

远看,回首

关键之一 韦伯的科学目标 是时光倒流,观察早期宇宙。 韦伯可以做到这一点,因为和所有望远镜一样,它是一台时间机器。

光以每秒 300,000 公里的速度传播,所以当我们看月亮时,我们看到的是一秒钟前的样子。 由于我们太阳系的行星距离我们数百万或数十亿公里,我们看到它们就像几分钟或几小时前一样。

更进一步,当我们用望远镜观察遥远的星系时,我们经常看到的是经过数百万或数十亿年才到达我们身边的光。 这意味着我们看到的这些星系就像它们在数百万或数十亿年前一样。


詹姆斯韦伯有一面巨大的分段镜子,可以让它看到遥远的过去。 信用:美国国家航空航天局

詹姆斯韦伯看到了什么?

詹姆斯韦伯太空望远镜能够比其他望远镜(包括哈勃太空望远镜)看到更遥远的星系。

我优秀的暑期学生 @sophmjewell@claraluciep 制作了这张我们红移 16.7 星系的美丽彩色图像 @cdonnanastro的新论文。 这个星系距离我们 350 亿光年远,在大爆炸后仅 2.35 亿年就可以观察到它 @NASAWebb @BBCAmos pic.twitter.com/JD1DCkLgUS

—亚当·卡纳尔(@ACCarnall) 2022 年 7 月 26 日

像哈勃一样,它位于地球炽热和湍流的大气层之上。 然而,哈勃有一个 2.3 米的镜子来聚焦光线,而韦伯有一个 6.5 米的巨大镜子,由 18 个六边形部分组成。 最后,韦伯被优化用于探测红外光,这是我们从最遥远的星系观察到的,因为宇宙的膨胀已经将紫外光和红外光拉伸成红外光。

韦伯获得的第一批数据是红外图像,它们朝向一个叫做星系团的星系团。 SMACS 0723.

来自 SMACS 0723 的光花了 46 亿年才到达我们身边,所以我们现在看到的它就像 46 亿年前一样。 这比仅在 45.6 亿年前形成的太阳和地球还要古老。

最近几周,远在 SMACS 0723 之外的星系引起了人们的关注。 韦伯在 SMACS 0723 的方向发现了许多星系,并且 其他地区 那可能是如此遥远,它们的光花了 135 亿年才到达我们身边。

我说“可以”是因为需要更多的数据来绝对确认它们的距离,但其中一些星系是 非常引人注目 候选人(其他 少这样)。

由于光线花了 135 亿年才到达我们身边,我们现在看到的这些星系就像 135 亿年前一样。 宇宙本身有 138 亿年的历史,所以我们可以看到大爆炸后几亿年的星系。

年轻,老,还是早?

虽然这些非常遥远的星系被宣传为“最古老的星系”我觉得这有点令人困惑。我们实际上看到了这些星系在它们非常年轻时出现的样子,也许有一亿年左右。

詹姆斯韦伯太空望远镜是在寻找最远、最古老、最年轻还是第一个星系? 天文学家解释

麦西星系可能是迄今为止观测到的最遥远的天体之一。 信用:史蒂夫芬克尔斯坦/Twitter

的确,这些星系现在会很老了,但我们自己的银河系现在也很老了。 虽然我们的太阳有 45.6 亿年的历史,但我们银河系中的许多恒星已有 100 亿年的历史,而银河系中的一些恒星也有 100 亿年的历史。 130亿岁.

此外,韦伯发现的非常遥远的星系今天看起来会非常不同。 星系通过获取气体和暗物质、形成新恒星并与其他星系合并而成长。

一个在大爆炸后不久就开始剧烈形成恒星的小星系可能最终成为了一个今天非常巨大并且很久以前就停止形成恒星的星系的种子。 那个小星系和它的老恒星也可能最终只是一个较大星系的一部分,这个星系是最近通过合并星系而形成的。

创纪录的下降

那么我们应该将这些最遥远的星系称为年轻还是古老? 也许两者都不是。

詹姆斯韦伯正在看到迄今为止观测到的最早的星系——一些在大爆炸后不久形成的第一批星系。

我提出了最后一个警告——“尚未观察到”。 韦伯才刚刚开始 使命,当前的分析基于数小时内收集的数据。

凭借数天的数据,韦伯将把它的视野推向更暗和更远的物体,并看到更遥远的星系。 在这一年结束之前,最遥远和最早观测到的星系的记录可能会下降几次。