打破纪录!詹姆斯韦伯望远镜拍摄到330亿光年外的星系


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【打破纪录!詹姆斯韦伯望远镜拍摄到330亿光年外的星系】
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詹姆斯韦伯望远镜(以下简称JWST )正式观测到一个距大爆炸仅 3.2 亿年的星系:其年龄仅为当前宇宙年龄的 2.3% 。

来源:NASA、ESA、CSA
这张 JADES 巡天(JWST 高级河外深度巡天)的注释旋转图像展示了最遥远星系的新宇宙记录保持者:JADES-GS-z13-0 , 它的光来自 z=13.2 的红移那时宇宙只有 3.2 亿年 。
关键要点
尽管哈勃之前向我们展示了宇宙深处的远方 , 但它从根本上是有限的 , 无法看到大爆炸后 4 亿年后的情况 。
JWST 的设计在一定程度上是为了超越这些限制 , 但为了了解哪些天体确实是最早、最遥远的天体 , 需要对光谱进行长时间的观察 。
JWST 的数据揭示了 JADES 调查中的第一个超遥远星系 , 其中最遥远的星系打破了哈勃的旧记录:可能是许多新记录中的第一个 。
JWST终于打破了距离最远星系的记录 。

JADES 调查的观测区 , 以及在该视野内验证的四个最遥远的星系 。 z = 13.20、12.63 和 11.58 处的三个星系都比之前的记录保持者 GN-z11 更远 , 后者已被哈勃望远镜确认 。
星系JADES-GS-z13-0距地球 330 亿光年 , 是迄今为止观测到的最远天体 。

任何星系在 138 亿年前的热大爆炸开始后发出的光 , 只要在目前大约 461 亿光年以内 , 到今天就会到达我们这里 。 但是来自最早、最遥远星系的光将被中间物质阻挡 , 并被膨胀的宇宙红移 。 两者都对探测提出了严峻挑战 , 这就是为什么即使在最偶然的情况下 , 哈勃望远镜也无法看到超过 11 的红移 。 但JWST 已经打破了该记录 。
它的光是在大爆炸后仅 3.2 亿年发出的 。

宇宙历史示意图 , 突出显示再电离 。 在恒星或星系形成之前 , 宇宙充满了挡光的中性原子 , 这些原子在宇宙形成约 38 万年时形成 。 宇宙的大部分直到 5.5 亿年后才重新电离 , 一些区域更早实现完全再电离 , 而其他区域则更晚 。 第一波主要的再电离波开始发生在大约 2 亿年的年龄 , 而一些幸运的恒星可能在大爆炸后仅 50 到 1 亿年形成 。 有了正确的工具 , 比如 JWST , 科学家开始探索比以前任何其他工具都可能实现的更遥远的星系 。
我们正在回顾 135 亿年前:宇宙年龄只有当前年龄的 2.3% 。

(图片来源:M. Boylan-Kolchin , MNRAS 提交 , 2022 年)
在特定空间体积内找到具有特定红移/亮度组合的星系的概率 , 颜色编码表示可能性 。 最早的 JWST 星系候选者(在 z > 10) , 其中一些现已得到验证 , 对于我们宇宙中应该存在的东西与我们正在发现的大而明亮的大质量星系相比 , 它们并没有造成太大的问题在更温和的 (10 > z > 6) 红移 。
这远远超过了哈勃的极限 。

图片来源:NASA、ESA、P. Oesch 和 B. Robertson(加利福尼亚大学圣克鲁斯分校)
只是因为这个遥远的星系 GN-z11 位于星系间介质大部分再电离的区域 , 哈勃望远镜现在才能向我们展示它 。 为了看得更远 , 我们需要一个比哈勃望远镜更好的望远镜针对这些类型的探测进行优化 。 尽管银河系看起来很红 , 但这只是由于宇宙膨胀的红移效应 。 从本质上讲 , 银河系本身是非常蓝的 。 其他高红移星系候选者尚未通过光谱确认 。

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