天文学家列出了他们想用 JWST 观察的 88 个遥远星系。 有些不到2亿年。

早在宇宙最早的时代,第一个星系就诞生了。 天文学家想了解更多关于它们的信息。 他们特别想知道这些遥远星系的确切形成时间以及它们的恒星是什么样的。 既然 JWST 是一个工作中的天文台,天文学家们很高兴能够使用它的数据来探索那些早期的时代。 他们渴望看到最遥远的物体,并且——看起来很可能——在大爆炸之后重新调整宇宙时间线。

2022 年 7 月 13 日,是一个重要的日子。 它标志着望远镜发布的第一张图像,一组称为早期发布观测。 许多人称之为天文学新时代的第一天。 他们没有错,即使听起来很宏大。 从那时起,天文学家一直在挖掘图像和数据以了解更多关于宇宙的信息。

JWST 将回答天文学家一直在询问的有关宇宙最早纪元的许多问题。 特别是,他们想更多地了解“外面”存在的遥远星系。 由于其红外灵敏度,该望远镜将超越古老而高产的哈勃太空望远镜所揭示的早期宇宙。 并且,美国、以色列和中国的一组天文学家提议使用 JWST 数据搜索早期星系。 他们想观察存在于 z~11 以外红移处的物体。 那时新生的宇宙大约有 4.2 亿年的历史。

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使用 NIRCAM 研究 88 个遥远星系到 z~20

他们在 JWST 上选择的仪器是近红外相机 (NIRCam) 以及它产生的非常遥远物体的图像。 它应该能够将我们的视野扩大到大爆炸后仅数千万年的时间。 那将是第一个星系(如果它们存在的话)开始形成的时候。 它们看起来就像再电离时代开始时的样子。 那是宇宙黑暗时代之后的一段时期,那时光可以自由地穿过婴儿宇宙。

当然,NIRCam 不能单独进行这种观察。 它得到宇宙的帮助。 特别是,望远镜依靠引力透镜来捕捉最早可能的星系的图像。 该目标是附近的星系团 SMACS 0723-73,它是 JWST 正在进行的早期发布观测计划的一部分。 这个集群是巨大的。 由于其高质量的引力影响,它被认为是一个很好的宇宙“放大镜”。 这是一个引力透镜,可以放大遥远宇宙中遥远星系的视野。 幸运的是,NIRCam 的视场足够大,它能够研究星团和未被引力透镜增强的侧翼场。 它是如此敏感,以至于侧翼领域的视野也远远超出了 HST 的能力。

制作星系列表并检查两次

国际团队使用来自 SMACS 的 ERO 数据搜索了一个候选星系领域
0723-73 意见。 他们已经在非常远的距离(红移 z>11)确定了 88 个候选星系。 他们希望有些人可以撒谎至 z~20。 那可能是大爆炸之后不到 1 亿年的时间。 如果这些星系被证实位于宇宙时间的如此早期,那将是惊人的。 这意味着大爆炸后宇宙的时间线可能必须改变。 一方面,这意味着再电离时代的开始将比我们预期的要早得多。

目前,天文学家认为它开始于大爆炸后约 37 万年。 在此之前,宇宙处于炎热、稠密的状态,充满了电离气体。 最终,它冷却到足以让质子和中子结合并形成中性原子。 那时,来自最早星系及其恒星的光终于能够在膨胀的宇宙中自由移动。

但是,如果如预期的那样,在大爆炸之后的几千万年里才能看到第一批星系,那么宇宙黑暗时代也许并没有大家想象的那么长。 NIRCam 和对这些早期星系的光谱观测最终将确认它们的年龄,这将有助于进一步完善早期宇宙的时间线。

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