这个附近的矮星系几乎在宇宙的整个时代都是孤独的

詹姆斯韦伯太空望远镜 早期发布科学 (ERS) 计划 – 于 2022 年 7 月 12 日首次发布 – 已被证明是科学发现和突破的宝库。 在它支持的众多研究领域中,有对已解决恒星种群 (RST) 的研究,它是 ERS 1334. 这是指大群恒星 close 足够多的恒星可以被辨认,但距离足够远,望远镜可以一次捕捉到其中的许多。 一个好的 example 是个 沃尔夫-伦德马克-梅洛特 (WLM) 与银河系相邻的矮星系。

罗格斯大学天体物理学助理教授克里斯汀·麦奎因 (Kristen McQuinn) 是韦伯 ERS ​​计划的主要科学家之一,他的工作重点是 RST。 最近, 她和娜塔莎·皮罗谈过,美国宇航局高级通信专家,关于 JWST 怎样启用对 WLM 的新研究。 韦伯改进后的观测表明,这个星系过去没有与其他星系发生过相互作用。 根据 McQuinn 的说法,这使其成为天文学家测试星系形成和演化理论的绝佳候选者。 以下是那次采访的重点:

关于 WLM

WLM 距离地球大约 300 万光年,这意味着它相当 close (用天文术语)到银河系。 然而,它也相对孤立,导致天文学家得出结论,它过去没有与其他系统相互作用。 当天文学家观察到附近的其他矮星系时,他们注意到它们通常与银河系纠缠在一起,这表明它们正在合并过程中。 这使得它们更难研究,因为它们的恒星和气体云的数量无法与我们完全区分开来。

立即删除 Universe 上的所有广告

只需 3 美元即可加入我们的 Patreon!

获得终生无广告体验

WLM 另一个重要的事情是它的元素比氢和氦重(这在早期宇宙中非常普遍)。 碳、氧、硅和铁等元素是在早期种群恒星的核心中形成的,并在这些恒星在超新星中爆炸时被分散。 以 WLM 为例,它在整个历史中都经历过恒星形成,这些爆炸的力量随着时间的推移将这些元素推出了。 这个过程被称为“银河风”,并且已经在小型、低质量的星系中观察到。

JWST 图片

新的 Webb 图像提供了有史以来最清晰的 WLM 视图。 此前,矮星系是由 红外阵列相机 (IAC) 关于 斯皮策太空望远镜 (SST)。 与 Webb 图像相比,这些提供了有限的分辨率,这可以在并排比较中看到(如下所示)。 如您所见,韦伯的红外光学和先进的仪器套件提供了更深层次的视图,可以区分单个恒星和特征。 正如麦奎因所描述的:

“我们可以看到无数不同颜色、大小、温度、年龄和演化阶段的恒星; 星系内有趣的星云气体; 具有韦伯衍射峰的前景恒星; 以及具有潮汐尾巴等特征的背景星系。 这真是一幅华丽的画面。”

这个附近的矮星系几乎在宇宙的整个时代都是孤独的 1
Spitzer 和 Webb 拍摄的 WLM 图像的并排比较。 图片来源:NASA/ESA/CSA/STScI/Kristen McQuinn(罗格斯大学)/Alyssa Pagan (STScI)

ERS 计划

正如 McQuinn 解释的那样,ERS 1334 的主要科学重点是建立在以前与斯皮策、哈勃和其他太空望远镜开发的专业知识的基础上,以了解更多关于星系中恒星形成的历史。 具体来说,他们正在使用韦伯对地球百万秒差距(约 3,260 光年)内的三个已解析恒星系统进行深度多波段成像 近红外相机 (NIRCam) 和 近红外成像无狭缝光谱仪 (尼里斯)。 这些包括球状星团 M92超暗矮星系 天龙二,以及正在形成恒星的 WLM 矮星系。

WLM 中的低质量恒星数量使其特别有趣,因为它们的寿命如此之长,这意味着今天在那里看到的一些恒星可能是在早期宇宙中形成的。 “通过确定这些低质量恒星的特性(如它们的年龄),我们可以深入了解遥远过去发生的事情,”麦奎因说。 “这与我们通过观察了解星系的早期形成非常互补 高红移系统,我们在那里看到了它们最初形成时存在的星系。”

另一个目标是使用 WLM 矮星系校准 JWST,以确保它能够以极高的精度测量恒星的亮度,这将使天文学家能够在近红外区域测试恒星演化模型。 McQuinn 和她的同事们还在开发和测试用于测量 NIRCam 成像的分辨恒星亮度的非专有软件,该软件将向公众提供。 他们的 ESR 项目结果将在第 2 周期提案征集(2023 年 1 月 27 日)之前发布。

詹姆斯韦伯太空望远镜进入太空还不到一年,但已经证明自己是无价的。 它提供的令人叹为观止的宇宙景观包括深场图像、对星系和星云的极其精确的观测,以及来自太阳系外行星大气的详细光谱。 它已经允许的科学突破简直是开创性的。 在其计划的十年任务结束之前(可能会延长到二十年),预计会有一些真正改变范式的突破。


延伸阅读: 美国宇航局博客