一个加拿大天文学家团队，包括多伦多大学艺术与科学学院邓拉普天文学与天体物理研究所的专家，使用詹姆斯韦伯望远镜(JWST)确定了迄今为止发现的最遥远的球状星团——数百万的密集群可能是包含宇宙中第一颗和最古老恒星的遗迹。

研究人员揭示了一个闪烁着宇宙最古老星团的星系

9月29日，《天体物理学杂志快报》发表了对韦伯第一张深场图像的早期分析，该图像描绘了一些宇宙最早的星系。

“JWST的建立是为了寻找第一批恒星和第一批星系，并帮助我们了解宇宙复杂性的起源，例如化学元素和生命的组成部分，”该大学的博士后研究员LamiyaMowla说。邓拉普天文学与天体物理学研究所和该研究的共同主要作者，该研究由加拿大NIRISS无偏星团调查(CANUCS)团队进行。

“韦伯第一深场的这一发现已经提供了对恒星形成最早阶段的详细了解，证实了JWST令人难以置信的力量。”

在精细详细的韦伯第一张深场图像中，研究人员将注意力集中在他们称之为“闪耀星系”的地方，该星系距离我们90亿光年。这个星系得名于紧凑的物体，其周围呈黄色红色小点，研究人员将其称为“火花”。研究小组认为，这些闪光可能是活跃形成恒星的年轻星团(在大爆炸后30亿年的恒星形成高峰期诞生)，也可能是古老的球状星团。球状星团是星系初期恒星的古老集合，包含有关其最早形成和生长阶段的线索。

研究人员研究了位于韦伯第一深场的Sparkler星系，并使用JWST确定其周围的五个闪闪发光的物体是球状星团。图片来自加拿大航天局，图片来自NASA、ESA、CSA、STScI;莫拉，艾耶等人。2022年。

从对其中12个致密天体的初步分析中，研究人员确定其中5个不仅是球状星团，而且是已知最古老的星团之一。

邓拉普研究所的博士后研究员KartheikG.Iyer说：“查看JWST的第一批图像并发现遥远星系周围的旧球状星团是一个令人难以置信的时刻——这是以前的哈勃太空望远镜成像所不可能实现的。”为天文学和天体物理学和该研究的共同主要作者。

“由于我们可以观察到一系列波长的闪光，我们可以对它们进行建模并更好地了解它们的物理特性——比如它们的年龄以及它们包含多少颗恒星。我们希望能够从如此大的地方观察到球状星团的知识与JWST的距离将刺激进一步的科学和寻找类似物体的研究。”

众所周知，银河系有大约150个球状星团，但这些致密的恒星团究竟是如何以及何时形成的尚不清楚。天文学家知道球状星团可能非常古老，但要测量它们的年龄却极具挑战性。使用非常遥远的球状星团来确定遥远星系中的第一颗恒星的年龄以前没有做过，只有JWST才有可能。

左起：KartheikIyer、VinceEstrada-Carpenter、GuillaumeDesperez、LamiyaMowla、MarcinSawicki、VictoriaStrait、GabeBrammer和KateGould(在笔记本电脑屏幕上)、GhassanSarrouh、ChrisWillott、BobAbraham、GaelNoirot、YoshiAsada、Nick马蒂斯。学分：LamiyaMowla和KartheikIyer

“这些新发现的星团几乎是在第一次有可能形成恒星时形成的，”莫拉说。“由于Sparkler星系比我们自己的银河系要远得多，因此更容易确定其球状星团的年龄。我们正在观察Sparkler，因为它是90亿年前，当时宇宙只有四岁半。-50亿岁，看着很久以前发生的事情。可以把它想象成根据一个人的外表来猜测一个人的年龄——5岁和10岁之间的区别很容易分辨，但很难分辨50岁和55岁的区别。”

直到现在，天文学家还无法通过哈勃太空望远镜看到Sparkler星系周围的致密天体。随着JWST分辨率和灵敏度的提高，这种情况发生了变化，在韦伯的第一张深场图像中首次揭示了星系周围的小点。Sparkler星系之所以特别，是因为它被一种称为引力透镜的效应放大了100倍——前景中的SMACS0723星系团扭曲了它背后的东西，就像一个巨大的放大镜。此外，引力透镜产生了Sparkler的三个独立图像，使天文学家能够更详细地研究银河系。

“我们对Sparkler的研究强调了将JWST的独特能力与引力透镜提供的自然放大倍率相结合的巨大力量，”来自国家研究委员会赫茨伯格天文学和天体物理学研究中心的CANUCS团队负责人ChrisWillott说。“当JWST下个月将目光投向CANUCS星系团时，团队对更多的发现感到兴奋。”

研究人员将JWST近红外相机(NIRCam)的新数据与哈勃望远镜的档案数据相结合。NIRCam使用更长和更红的波长检测微弱的物体，以观察人眼甚至哈勃太空望远镜可见的物体。星系团的透镜效应和JWST的高分辨率使得观测致密物体成为可能。

天文学家使用引力透镜来研究非常遥远和非常微弱的星系。图片来源：NASA、ESA和L.Calçada

JWST上的加拿大制造的近红外成像仪和无狭缝光谱仪(NIRISS)仪器提供了独立的确认，即这些物体是旧的球状星团，因为研究人员没有观察到氧发射线——由活跃的年轻星团发出的具有可测量光谱的发射形成恒星。NIRISS还帮助揭示了Sparkler的三重透镜图像的几何形状。

“JWST的加拿大制造NIRISS仪器对于帮助我们了解Sparkler及其球状星团的三幅图像如何相互关联至关重要，”Saint教授MarcinSawicki说。圣玛丽大学是加拿大天文学研究主席，也是该研究的合著者。“对Sparkler的几个球状星团进行了3次成像，这清楚地表明它们是围绕Sparkler星系运行的，而不是偶然出现在它的前面。”

JWST将从2022年10月开始观察CANUCS场，利用其数据检查五个巨大的星系团，研究人员希望在这些星系团周围找到更多这样的系统。未来的研究还将对星系团进行建模以了解透镜效应并执行更可靠的分析来解释恒星形成的历史。

合作机构包括约克大学以及美国和欧洲的机构。