韦伯揭示扭曲星系形成宇宙问号

距今70亿年前，宇宙恒星形成的鼎盛时期开始放缓。那时我们的银河系会是什么样子?天文学家利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了宇宙问号形式的线索，这是跨光年太空罕见排列的结果。该研究论文发表在《皇家天文学会月刊》上。

“据我们所知，在可观测宇宙中，类似的引力透镜结构只出现过三到四次，这一发现令人兴奋，因为它证明了韦伯的威力，也意味着我们现在也许会发现更多这样的结构，”韦伯望远镜研究结果团队成员、新斯科舍省哈利法克斯圣玛丽大学的天文学家纪尧姆·德普雷兹(GuillaumeDesprez)说道。

虽然美国宇航局的哈勃太空望远镜之前曾观测过这个区域，但形成有趣问号形状的尘埃红色星系直到韦伯望远镜才得以观测。这是因为哈勃探测到的光的波长被困在宇宙尘埃中，而较长波长的红外光能够穿过并被韦伯的仪器探测到。

天文学家使用这两台望远镜观察星系团MACS-J0417.5–1154，由于星系团质量巨大，扭曲了时空结构，因此星系团就像放大镜一样。这使得天文学家能够看到星系团后面更远星系的增强细节。然而，放大星系的引力效应也会导致扭曲，导致星系在天空中呈弧形散开，甚至出现多次。这些太空中的视觉错觉被称为引力透镜。

韦伯发现的红色星系，以及它与之相互作用的螺旋星系(哈勃望远镜先前探测到的)，正在以一种不寻常的方式被放大和扭曲，这需要遥远星系、透镜和观察者之间一种特殊的、罕见的对齐方式——天文学家称之为双曲脐引力透镜。

这解释了韦伯图像中看到的星系对的五张图像，其中四张图像追踪到问号的顶部。从我们的角度来看，问号的点是一个不相关的星系，恰好位于正确的位置和时空。

除了对韦伯NIRISS(近红外成像仪和无缝光谱仪)仪器探测数十亿光年外星系内恒星形成位置的能力进行案例研究之外，研究小组还忍不住强调了问号的形状。

“这真是太酷了。正是这种令人惊叹的图像让我在年轻时开始研究天文学，”圣玛丽大学的天文学家马辛·萨维奇(MarcinSawicki)说道，他是该团队的首席研究员之一。

圣玛丽大学天文学家VicenteEstrada-Carpenter表示：“了解星系内恒星形成的时间、地点和方式对于理解星系在宇宙历史中的演化至关重要。”他利用哈勃的紫外线和韦伯的红外线数据来显示星系中新恒星的形成位置。结果表明，恒星形成在这两个星系中都很普遍。光谱数据还证实，新发现的尘埃星系与正面螺旋星系的距离相同，它们很可能开始相互作用。

“问号对中的两个星系在几个致密区域中都表现出活跃的恒星形成，这可能是两个星系的气体碰撞的结果，”埃斯特拉达-卡彭特说。“但是，两个星系的形状看起来都不太混乱，所以我们可能正在看到它们相互作用的开始。”

“这些星系是数十亿年前恒星形成高峰期时观测到的，它们的质量与当时的银河系相似。韦伯望远镜让我们能够研究我们自己的星系在青少年时期的情况，”萨维奇说。

本研究中的韦伯图像和光谱来自加拿大NIRISS无偏聚类调查(CANUCS)。