美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示附近星系中错综复杂的气体和尘埃网络

美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的新图像让科学家们首次看到了附近星系的精细结构的高分辨率，以及年轻恒星的形成如何影响这些结构。NGC 1433是一个棒旋星系，有一个特别明亮的核心，周围环绕着双星形成的环。在韦伯的红外图像中，科学家们第一次可以看到正在形成的恒星向周围环境释放能量的洞穴状气泡。在NGC 1433的图像中，蓝色、绿色和红色被分配给韦伯的7.7、10和11.3以及21微米的MIRI数据(分别为F770W、F1000W和F1130W以及F2100W)。Credits: NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). Image processing: A. Pagan (STScI)

（蜘蛛网eeook.com）据美国宇航局：研究人员使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜首次以前所未有的红外波长分辨率观察附近星系中的恒星形成、气体和尘埃。这些数据已经初步收集了21篇研究论文，这些论文提供了关于我们宇宙中一些最小尺度的过程——恒星形成的开始——如何影响我们宇宙中最大物体——星系——的演化的新见解。

在韦伯第一年的科学行动中，最大规模的邻近星系调查是由邻近星系高角度分辨率物理学(PHANGS)合作进行的，涉及来自全球的100多名研究人员。韦伯的观察是由李秀媛领导的，他是国家科学基金会NOIRLab双子座天文台的首席科学家，也是图森亚利桑那大学的附属天文学家。

该团队正在研究19个螺旋星系的不同样本，在韦伯最初几个月的科学行动中，已经对其中五个目标进行了观察——M74、NGC 7496、IC 5332、NGC 1365和NGC 1433。结果已经让天文学家震惊了。

马里兰州巴尔的摩市约翰霍普金斯大学的研究小组成员大卫·希尔克说:“我们看到的精细结构的清晰度的确让我们大吃一惊。”。

“我们正直接看到年轻恒星形成的能量如何影响它们周围的气体，这太不可思议了，”加拿大阿尔伯塔大学的团队成员埃里克·罗索洛夫斯基说。

在这张来自MIRI的照片中，NGC 7496的旋臂充满了相互重叠的海绵状气泡和外壳。这些细丝和空腔是年轻恒星释放能量的证据，在某些情况下，还会吹出它们周围星际介质的气体和尘埃。在这张NGC 7496的图像中，蓝色、绿色和红色被分配给韦伯的7.7、10、11.3和21微米的MIRI数据(分别为F770W、F1000W和F1130W以及F2100W)。Credits: NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). Image processing: A. Pagan (STScI)

来自韦伯中红外仪器(MIRI)的图像揭示了这些星系中高度结构化特征网络的存在——炽热的尘埃空洞和排列在旋臂上的巨大海绵状气泡。在观察到的附近星系的一些区域，这个特征网似乎是由年轻恒星释放能量的单独和重叠的壳层和气泡构成的。

“在哈勃成像中完全黑暗的区域在这些新的红外图像中以精致的细节照亮，使我们能够研究星际介质中的尘埃如何吸收来自形成恒星的光，并将其发射回红外线，照亮了复杂的气体和尘埃网络，”加州大学圣地亚哥分校的团队成员卡琳·桑德斯特罗姆说。

研究这些结构所需的高分辨率成像长期以来一直避开天文学家——直到韦伯出现。

俄亥俄州立大学的团队成员Adam Leroy补充说:“PHANGS团队花了数年时间，使用美国宇航局的哈勃太空望远镜、阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列和甚大望远镜的多单元光谱探测器，在光学、无线电和紫外线波长下观察这些星系。”“但是，恒星生命周期的最早期阶段仍然看不到，因为这个过程隐藏在气体和尘埃云中。”

韦伯强大的红外能力可以穿透尘埃，将缺失的拼图拼起来。

例如，MIRI (7.7和11.3微米)和韦伯的近红外相机(3.3微米)可观测到的特定波长对多环芳烃的发射很敏感，多环芳烃在恒星和行星的形成中起着关键作用。这些分子是韦伯在PHANGS计划的第一次观察中发现的。

在最细微的尺度上研究这些相互作用，有助于深入了解星系如何随时间演变的更大图景。

在NGC 1365的MIRI观测中，星际介质中的尘埃和气体团块吸收了形成中的恒星发出的光，并以红外线将其发射出去，照亮了一个由海绵状气泡和丝状外壳组成的复杂网络，这些气泡和丝状外壳受到年轻恒星向星系旋臂释放能量的影响。在这张NGC 1356的图像中，蓝色、绿色和红色被分配给韦伯的7.7、10、11.3和21微米的MIRI数据(分别为F770W、F1000W和F1130W以及F2100W)。Credits: NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). Image processing: A. Pagan (STScI)

“因为这些观测是所谓的财政部项目的一部分，所以公众可以在地球上观察和接收到它们，”德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的伊娃·辛纳勒说，她是PHANGS合作组织的领导人。

PHANGS团队将致力于创建和发布数据集，将Webb的数据与之前从其他天文台获得的每个互补数据集相匹配，以帮助更广泛的天文社区加速发现。

“由于望远镜的分辨率，我们第一次可以对恒星的形成进行全面的普查，并对本星系群以外的附近星系中的星际介质泡结构进行盘点，”Lee说。“那次普查将帮助我们了解恒星的形成及其反馈如何在星际介质上留下印记，然后产生下一代恒星，或者它如何实际上阻碍下一代恒星的形成。”

PHANGS团队的这项研究是一般观察者项目2107的一部分。该团队的初步发现包括21项单独的研究，最近发表在《天体物理学杂志快报》的一期专刊上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系的谜团，探索其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由NASA及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和CSA(加拿大航天局)领导的一项国际计划。