韋伯望遠鏡在遙遠宇宙中觀測到新一類星系

莫心海

【正見新聞網2025年01月22日】

據太空網2025年1月15日報導,天文學家收集到了迄今為止最古老的星系樣本,這些星系是韋伯望遠鏡(JWST) 觀測到的所謂「小紅點」 。樣本中的大多數古老星系(存在於大爆炸後 15 億年前)似乎都擁有快速吞噬或「吸積」的超大質量黑洞。這項新研究表明,這些小紅點發出的大部分光來自它們中心吞噬宇宙巨星所產生的湍流條件。

「韋伯望遠鏡發現的這群新天體讓我們感到困惑。我們沒有在較低紅移(對應較小距離)處看到它們的類似物,這就是為甚麼我們在韋伯望遠鏡之前沒有看到它們的原因,」科爾比學院的研究小組負責人戴爾·科切夫斯基(Dale Kocevski)在一份聲明中說道。

「目前我們正在進行大量工作,試圖確定這些小紅點的性質,以及它們的光是否受吸積黑洞的影響。」

早在 2022 年發現這些星系時,天文學家就已經知道韋伯望遠鏡上的小紅點代表了一種從未見過的新星系類型。他們還對這些星系在早期宇宙中如此普遍感到困惑。

圖片來源:NASA/ESA/CSA/STScI/Dale Kocevski(科爾比學院)

該團隊利用韋伯望遠鏡CEERS(宇宙演化早期發布科學)、JADES(韋伯望遠鏡先進深河外星系普查)、NGDEEP(下一代深河外星系探索公共項目)和 RUBIES(紅色未知:亮紅外河外星系普查)的數據,構建了大量的「小紅點」星系樣本。

該研究揭示,他們樣本星系中約 70% 的星系顯示出氣體以每小時 200 萬英裡(每秒 1000 公裡)的速度旋轉的證據。這清楚地表明,扁平的氣體和塵埃雲(稱為吸積盤)正在為中央星系區域(稱為活躍星系核 (AGN))中的超大質量黑洞提供能量。

小紅點星系的部分顏色歸因於一種稱為「紅移」的現象。當來自星系的光向地球傳播時,宇宙的膨脹會拉長其波長,同時降低其頻率。經過數十億年的傳播,光會轉變為近紅外或紅外波長,這正是韋伯望遠鏡設計用來觀測的波長。

「對我來說最令人興奮的是紅移分布。這些真正紅色的高紅移源基本上在宇宙大爆炸後的某個時刻停止存在,」團隊成員、德克薩斯大學奧斯汀分校研究員史蒂文·芬克爾斯坦(Steven Finkelstein)說。「如果它們是正在成長的黑洞,我們認為至少有 70% 的黑洞是這樣的,這暗示著早期宇宙中有一個被遮蔽的黑洞成長時代。」

AGN 極其明亮,這是因為超大質量黑洞(其質量相當於數百萬或數十億個太陽)在吸積盤中產生了湍流。因此,這些星系發出的大部分光線可能來自以黑洞為動力的 AGN,而不是恆星。但是一個始終未解的謎團是,在當地宇宙中,從沒有發現類似這些小紅點的星系。

研究小組現在將採取多種途徑來更好地了解小紅點星系。這將包括在中紅外波段檢查他們的星系樣本。對小紅點的更深入的觀測將有助於最終解開這些具有挑戰性的古老星系之謎。

資料來源:
https://www.space.com/james-webb-space-telescope-little-red-dots-galaxies-black-hole-growth
 

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