銀河係的宇宙鄰居有助於讓古老的星係成為焦點

发表于 2025-11-02 12:38:47 来源：紅棗煨肘網

哈勃太空望遠鏡觀測到的我們周圍45個星係中的兩個，並在最近的研究中進行了分析。這些顏色表示星係中恒星發出的紅外線、可見光和紫外線。(圖片來源:NASA/Melinder等人(2023))
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：天文學家正在監視銀河係的鄰居，評估從他們那裏逃逸的光量，以及這與每個星係的物理屬性之間的關係。
這項對我們本地宇宙的深入研究可以幫助科學家更好地了解早期的遙遠星係，這些星係目前正由詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)和哈勃太空望遠鏡觀測。
由於早期宇宙中的星係極其微弱，因此很難觀察到，由瑞典斯德哥爾摩大學的Jens Melinder領導的一個天文學家小組開始創建我們銀河係附近星係的參考樣本。
銀河係的宇宙鄰居有助於讓古老的星係成為焦點

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的深視場圖像，展示了一些最早和最遙遠的星係。(圖片來源:美國航天局、歐空局、加空局和STScI)
特別是，Melinder和他的同事收集並整理了來自這些地方星係的一種特殊波長的紫外線輻射的數據，這種輻射被稱為萊曼阿爾法光。
萊曼阿爾法光是在最熱恒星周圍的氣體中發現的，這意味著它尤其存在於恒星形成的星係中。宇宙中恒星形成的高峰期發生在大約100億年前，所以萊曼阿爾法光是研究宇宙大約40億歲時存在的星係的一種很好的方式。(創造我們宇宙的大爆炸發生在大約138億年前。)
但是解碼這種光攜帶的信息可能很困難，因為它到達像哈勃和JWST這樣的儀器的路徑是複雜的。
萊曼阿爾法光采取環繞宇宙的風景路線
萊曼阿爾法光的確切波長和傳播方向是受它離開源星係時遇到的物理過程影響的因素。這些星係中具有不同物理條件的區域可以改變組成光的單個光子的路徑，改變它們的波長，甚至吸收一部分光。
事實上，萊曼阿爾法光可以遇到熱區，或塵埃區，或在其源星係中有強烈流動氣體雲的扇區，這意味著，當它到達我們這裏時，它攜帶的信息可能很難解釋。
然而，如果在複雜的旅程後對這種光的準確解釋是可能的，它可以揭示出大量關於它所起源的星係的物理性質的信息。
為了更好地理解這些發射並建立他們的萊曼阿爾法參考樣本(LARS)，該團隊選擇了45個高度恒星形成的本地星係，在整個電磁波譜中觀察它們。這使得研究小組能夠推斷出每個星係中有多少萊曼阿爾法光逃逸，以及這一部分如何與該星係的物理屬性相關聯。
天文學家達成的最重要的發現之一是他們研究的星係周圍有多少氣體、等離子體(這是一種超熱的帶電氣體)和塵埃外殼與逃離它們的萊曼阿爾法光量之間的關係。
梅林德在一份聲明中說:“一個星係擁有的宇宙塵埃的數量和它釋放的萊曼的數量之間有著明顯的相關性。”"這是意料之中的，因為灰塵吸收光線，但是現在我們已經量化了這種影響."
科學家們還能夠確定這種氣體在星係中是如何分布的，以及它是如何穿過星係的。
研究小組發現了星係中恒星的總質量與能夠逃逸的萊曼阿爾法光的數量之間的聯係，盡管這種聯係不如氣體和這種光的逃逸之間的聯係那麽明顯。
然而，與星係中的萊曼α光逃逸似乎沒有聯係的是那些星係形成新恒星的速率。
萊曼阿爾法光“縮小”星係
該團隊發現的一件事可能特別重要，那就是當用其他波長的光觀察時，這些星係突然看起來大了很多。這是天文學家以前見過的一種效應。
“我們在計算萊曼阿爾法如何穿過星際空間的氣態雲的星係計算機模擬中看到了相同的效果，”團隊成員彼得·勞爾森，丹麥宇宙黎明中心的研究員，在同一份聲明中說。"這證實了我們對起作用的物理學有相當好的理論理解."
當觀察早期和遙遠的星係時，考慮這種效應是很重要的，因為來自它們外圍的光可能太暗而無法探測到，或者可能超出觀測它們的探測器的限製。這意味著對LARS中看到的這種效應的檢查和量化可以幫助天文學家更好地解釋它，從而更準確地確定早期星係的大小。
“這些結果將有助於解釋用哈勃和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡觀察到的非常遙遠但相似的星係，”梅林德總結道。“了解這種類型星係的詳細天體物理學對於發展第一個星係如何形成和演化的理論至關重要。”
該小組的研究發表在本月早些時候的《天體物理學雜誌增刊》係列上。

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