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詹姆斯韦伯望远镜:解锁数十亿光年外“宇宙龙”中的恒星秘密

   时间:2025-01-08 12:08:44 来源:知新了了作者:知新了了编辑:快讯团队 发表评论无障碍通道

在浩瀚的宇宙中,我们与早期宇宙的界限被一道难以逾越的时空之墙所阻隔,使得我们所能窥见的宇宙景象变得有限。那些从数十亿光年外传来的光芒,即便是像星系这样的明亮天体,在无尽的黑暗中也显得异常微弱,难以捕捉。

然而,人类的智慧与探索精神并未因此而止步。借助詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的强大能力,科学家们成功突破了这一限制,首次在一个遥远星系的外围,分辨出了超过40颗单独的恒星。这些恒星的光芒穿越了将近65亿年的时空,最终抵达了我们的视线。

亚利桑那大学的天体物理学家孙凤武对此表示:“这一发现无疑是一个突破性的成就,它首次证明了研究遥远星系中大量单个恒星的可能性。”他进一步指出,“尽管之前哈勃太空望远镜也曾发现过大约七颗恒星,但JWST的出现,让我们有能力解析那些以前无法触及的恒星。更重要的是,通过观测更多的单个恒星,我们将能够更深入地了解这些星系以及恒星透镜平面上的暗物质分布,这是以往少数几个单独恒星所无法提供的。”

在遥远的宇宙中,虽然恒星通常因为距离过远而难以单独观测,但广义相对论所揭示的时空扭曲现象,却偶尔会让我们捕捉到一些异常的恒星。当光线穿过一个具有强大引力场的巨大质量周围时,时空本身会发生弯曲和翘曲,就像蹦床的垫子被重物压弯一样。这种效应会导致光线被扭曲、复制和放大,我们称之为引力透镜效应。

在浩瀚的天空中,有一道被称为“龙弧”的神秘光带,它横跨天际,宛如一条中国龙在翱翔。龙弧的头和尾,其实是由同一个遥远螺旋星系的不同图像组成的。这种错觉是由一个名为“阿贝尔370”的巨大星系团周围的空间引力扭曲所造成的。尽管更远的光在到达我们时会变得混乱不堪,但天文学家们通过对引力透镜过程进行反向工程,成功还原了背景星系的真实面貌,甚至还获得了额外的放大效果。

除了引力透镜效应外,阿贝尔370星系团内部的许多孤立恒星还独自漂浮在空间中,每颗恒星都能产生自己的额外透镜效应,这被称为微透镜效应。利用这一效应,日本千叶大学天文学家Yoshinobu Fudamoto领导的研究团队,在龙弧的昏暗光线中成功分辨出了前所未有的44颗恒星。

“当我们试图寻找被阿贝尔370星系团中的星系透镜放大的背景星系时,意外地发现了这些单独的恒星。”孙凤武回忆道,“当我们处理数据时,这些单独的星点让我们兴奋不已。这是第一次在如此遥远的地方看到如此多的单个恒星。”

通过进一步的研究,研究小组发现龙弧中的许多恒星都是红超巨星——这些恒星在生命的末期会膨胀成巨大的红色球体,随着燃料的减少而逐渐冷却。与那些在巨大星系间距离上通常被分辨出来的明亮、炽热的蓝白巨星相比,红超巨星更加难以被观测到。然而,JWST在红光观测方面的优势,使得它能够在其他仪器无法触及的范围内发现这些恒星。

这些信息不仅揭示了遥远星系的演化过程,还为我们理解宇宙中的暗物质分布提供了新的线索。因为红超巨星温度较低,所以它们往往比热恒星更难被观测到。而JWST的出现,无疑为我们打开了一扇新的窗口,让我们能够更深入地探索宇宙的奥秘。

随着JWST的进一步观测,预计将有更多隐藏在数十亿光年外的龙弧模糊光线中的恒星被揭示出来。这项研究不仅展示了人类科技的不断进步,也为我们探索宇宙的未知领域提供了更多的可能性。

 
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