詹姆斯·韦伯太空望远镜和哈勃太空望远镜联合研究膨胀星系团MACS0416

这张MACS0416星系团的全色图像是由美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外观测数据和美国宇航局的哈勃太空望远镜的可见光数据合成的。一般来说，为了制作图像，最短波长的光用蓝色编码，最长波长的光用红色编码，中间波长的光用绿色编码。由此产生的波长覆盖范围，从0.4到5微米，揭示了一个生动的星系景观，可以被描述为有史以来最丰富多彩的宇宙视图之一。MACS0416是一个星系团，距离地球约43亿光年，这意味着我们现在看到的光是在太阳系形成后不久离开该星系团的。这个星系团通过引力透镜放大了来自更遥远背景星系的光。因此，研究小组已经能够识别放大的超新星，甚至是非常放大的单个恒星。这些颜色提供了星系距离的线索:最蓝的星系相对较近，通常显示出强烈的恒星形成，这是哈勃望远镜所能探测到的，而较红的星系往往更远，或者包含大量的尘埃，这是韦伯探测到的。该图像揭示了大量的细节，只有结合两台太空望远镜的力量才能捕捉到这些细节。在这幅图像中，蓝色代表波长为0.435和0.606微米的数据(哈勃滤光片F435W和F606W)；青色为0.814、0.9、1.05微米(哈勃滤镜F814W，以及F105W和韦伯滤镜F090W)；绿色为1.15、1.25、1.4、1.5、1.6微米(哈勃滤镜F125W、F140W、F160W，韦伯滤镜F115W、F150W)；黄色为2.00和2.77微米(Webb滤镜F200W和F277W)；橙色为3.56微米(Webb滤镜F356W)；红色代表4.1和4.44微米的数据(Webb滤光器F410M和F444W)。鸣谢:图像:美国航天局、欧空局、加空局、空间科学技术研究所、Jose M. Diego (IFCA)、Jordan C. J. D'Silva (UWA)、Anton M. Koekemoer(空间科学技术研究所)、Jake Summers(亚利桑那州立大学)、Rogier Windhorst(亚利桑那州立大学)、闫浩静(密苏里大学)

（蜘蛛网eeook.com）据欧空局/哈勃信息中心：美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜和哈勃太空望远镜已经联合起来研究一个被称为MACS0416的膨胀星系团。由此产生的全色图像结合了可见光和红外光，组合成有史以来最全面的宇宙图像之一。MACS0416距离地球约43亿光年，是一对相互碰撞的星系团，它们最终将合并成一个更大的星系团。

该图像揭示了大量的细节，只有结合两台太空望远镜的力量才有可能。它包括星团外的大量星系和随时间变化的少量光源，可能是由于引力透镜效应——来自遥远背景光源的光的扭曲和放大。

这个星团是一系列前所未有的超深度宇宙视图中的第一个，这些视图来自一个雄心勃勃的合作哈勃计划，名为“前沿领域”，于2014年启动。哈勃率先探索了一些有史以来探测到的本质上最微弱和最年轻的星系。韦伯的红外图像通过用它的红外视野更深入地观察早期宇宙，极大地支持了这种深度观察。

“我们正在通过推进更远的距离和更暗的物体来建立哈勃的遗产，”亚利桑那州立大学的Rogier Windhorst说，他是PEARLS计划(再电离和透镜科学的主要河外区域)的首席研究员，该计划接受了Webb的观察。

一般来说，为了制作图像，最短波长的光用蓝色编码，最长波长的光用红色编码，中间波长的光用绿色编码。波长范围很宽，从0.4到5微米，产生了一个特别生动的星系景观。

这些颜色提供了星系距离的线索:最蓝的星系相对较近，通常显示出强烈的恒星形成，这是哈勃望远镜所能探测到的最佳结果，而较红的星系往往更远，这是韦伯探测到的结果。一些星系看起来也很红，因为它们含有大量的宇宙尘埃，这些尘埃往往会吸收更蓝颜色的星光。

“直到你把韦伯数据和哈勃数据结合起来，整个画面才变得清晰，”温德霍斯特说。

虽然韦伯的新观察有助于这种美学观点，但它们是出于特定的科学目的。研究小组将他们的三个时期的观察结果结合起来，每个时期相隔几周，第四个时期来自CANUCS(加拿大NIRISS无偏聚类调查)研究小组。目标是寻找观察到的亮度随时间变化的物体，即所谓的瞬变。

这张由哈勃太空望远镜在可见光波段(左)和詹姆斯·韦伯太空望远镜在红外光波段(右)看到的MACS0416星系团的对比图揭示了不同的细节。两幅图像都显示了数百个星系，然而韦伯图像显示了哈勃图像中不可见或几乎不可见的星系。这是因为韦伯的红外视觉可以探测到哈勃望远镜看不到的太远或尘埃太多的星系。(由于宇宙的膨胀，来自遥远星系的光发生了红移。)韦伯的总曝光时间约为22小时，相比之下，哈勃图像的曝光时间为122小时。鸣谢:图片来源:美国航天局、欧空局、加空局、STScI

他们在视野中发现了14个这样的瞬变。其中12个瞬变位于三个被引力透镜高度放大的星系中，很可能是被短暂高度放大的单个恒星或多恒星系统。剩下的两个瞬变在更适度放大的背景星系中，很可能是超新星。

“我们称MACS0416为圣诞树星系团，既是因为它如此丰富多彩，也是因为我们在其中发现了这些闪烁的光。哥伦比亚密苏里大学的闫浩京(音译)说，他是一篇描述这些科学结果的论文的第一作者。

在相对较短的时间框架内发现如此多的瞬变现象表明，天文学家可以通过韦伯的定期监测在这个星团和其他类似星团中发现许多额外的瞬变现象。

在这个团队发现的瞬变中，有一个特别突出。它位于大爆炸后约30亿年存在的星系中，被放大了至少4000倍。该团队给这个恒星系统起了个绰号叫“魔斯拉”，以此向它的“怪物本性”致敬，因为它既极其明亮，又被极大地放大了。它加入了另一颗透镜星，研究人员先前确定了它的绰号“哥斯拉”(哥斯拉和魔斯拉都是日本电影中被称为怪兽的巨型怪兽。)

有趣的是，魔斯拉在九年前的哈勃观测中也可以看到。这是不寻常的，因为前景星系团和背景恒星之间需要非常特殊的排列才能如此大幅度地放大一颗恒星。恒星和星团的相互运动应该最终消除了这种排列。

最有可能的解释是，在前景集群中有一个额外的对象增加了放大倍数。该团队能够将其质量限制在太阳质量的1万到100万倍之间。然而，这种所谓的“毫透镜”的确切性质仍然未知。

“最有可能的解释是一个球状星团，它太暗了，韦伯无法直接看到，”西班牙坎塔布里亚研究所的何塞·迭戈说，他是详细介绍这一发现的论文的第一作者。"但是我们还不知道这个附加透镜的真实性质."

Yan等人的论文被《天体物理学杂志》接受发表。迭戈等人的论文已经发表在《天文学与天体物理学》上。