由格罗宁根大学的PierluigiRinaldi领导的国际天文学家团队首次在所谓的再电离纪元或宇宙黎明期间检测到单个星系中的H-α发射。为此,他们使用了詹姆斯韦伯太空望远镜上的MIRI仪器迄今为止拍摄的最深图像。结果已被《天体物理学杂志》接受发表,目前已发表在arXiv预印本服务器上。

JWST上的MIRI仪器首次检测到再电离时代的H-α发射

恒星形成星系产生大量的紫外光子,但在再电离时代,这些光子被星际介质吸收。测量恒星形成水平的最佳示踪剂是光谱中的H-α发射线。对于具有高红移的星系,这条光线会移动到更长的波长,即近红外和中红外。

现在已经用JWST上的MIRI仪器研究了H-alpha线,这是第一次研究宇宙黎明期间红移高于7(z>7)的星系,即大爆炸后不到10亿年的时期,在此期间中性氢气电离。Rinaldi及其同事的研究首次表明,对早期星系中恒星形成的详细研究是可能的,并且可以使用JWST/MIRI进行。

人们对再电离时代的星系知之甚少。在高红移时,先前的研究依赖于对另一条名为莱曼-阿尔法的显着光谱线的分析,但这条线在宇宙黎明时变得非常微弱或通常根本不存在于星系中,因为它被星际介质吸收,在那个早期阶段大多是不透明的。H-alpha不受星系间介质不透明度的影响,因此允许天文学家研究这些早期星系中的恒星形成。

MIRI是这项研究的重要工具,Webb上的其他四种仪器之一NIRCam也是如此。本研究中使用的超深MIRI图像是在所谓的MIRI欧洲保证时间内获得的。研究人员还在HubbleeXtremeDeepField(XDF)中使用了HST的辅助数据。

研究人员首先根据他们对更敏感的NIRCam图像的分析,寻找在再电离时可能有发射线的恒星形成星系。然后他们用MIRI分析了这些预选星系在较长波长下的图像。他们发现其中许多在5.6微米处非常明亮,表明这些光源中存在非常显着的H-α发射线。

第一作者PierluigiRinaldi说:“这项研究开辟了以前所未有的方式研究早期星系的可能性。很棒的是,我们已经证明这种研究可以通过JWST/MIRI常规进行。”

天文学家计划用JWST对星系进行光谱跟踪。目的是更多地了解星系发射线的形状,这可以告诉他们更多关于气体运动学和恒星形成动力学的信息。