詹姆斯?韦伯望远镜比哈勃望远镜遥远星系勘测精度提升5-10倍

北京时间8月17日上午消息，经过多年的期待，2021年12月25日，NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜终于发射了！在接下来的半年时间里，这台世界上最先进的新一代空间望远镜展开遮阳帘，展开主镜和副镜，调整镜面，飞向目前的空间位置——地球—太阳拉格朗日2点日前，望远镜拍摄的第一批图像公布，展示了迄今为止最详细的宇宙图像不久后，美国宇航局也发布了一张迄今为止观测到的最远星系的图像，该星系历史非常悠久，形成于宇宙大爆炸后3亿年

利用詹姆斯·韦伯的近红外相机的巡天数据，研究小组获得了一些遥远星系的质量评价，比以前的测量精度高出许多倍。

根据一个国际科学家小组的最新研究，詹姆斯·韦伯太空望远镜使天文学家能够获得早期星系的精确质量测量利用詹姆斯·韦伯近红外相机的巡天数据，研究团队获得了一些遥远星系的质量评估，比以往的测量精度高出许多倍这一发现意味着詹姆斯·韦伯太空望远镜可以彻底改变人们对宇宙中最早期星系成长演化的传统认知

根据消息显示，国际研究团队拥有来自世界各地的资深专家，成员来自:意大利国家天体物理研究所，澳洲ASTRO 3D合作组织，泰国国家天文研究所，Cuffley粒子天体物理与宇宙学研究所，宇宙黎明，尼尔斯玻尔研究所，卡耐基科学研究所，加州理工学院红外处理与分析中心，美国和

正如科学家在研究中提出的，恒星质量是理解星系形成和演化最重要的物理属性之一詹姆斯·韦伯太空望远镜可以测量星系中恒星的总质量，恒星的总质量是通过气体和尘埃转化为新的恒星而不断增加的所以这是追踪分析星系成长最直接的手段通过对比宇宙中最古老星系的观测结果，天文学家可以研究和分析星系是如何演化的

这是一张光谱图，比较了天体发出的光和观测到的红移光在宇宙膨胀期间，光会延伸到较低的频率或光谱的红色部分

不幸的是，获得早期星系的精确测量数据一直是天体物理学家的棘手问题通常，天文学家进行质光比测量，并利用星系产生的光来评估星系中恒星的总质量，而不是在源到源的基础上计算恒星的质量到目前为止，哈勃空间望远镜对宇宙中最远星系的巡天仅限于紫外光谱，例如135亿年前形成的GN—z11星系，是在大熊座发现的高红移星系，也是哈勃体积中最古老，已知最远的星系

因为来自这些古老星系的光在到达地球时会有明显的红移，这意味着当光穿过时空时，会受到宇宙膨胀的影响，其波长会变长，有效地使其移动到光谱的红端对于红移值为7或更高的星系，大部分光线会移至红外光谱的可见光部分

星系中的大多数恒星，尤其是那些质量较大的恒星，会释放近红外波长它们从遥远的星系传播到我们的望远镜需要时间它们的恒星发出的光不仅仅是光学领域的问题举个例子，对于红移值为z=7的星系，当最初向我们的望远镜释放波长为0.6微米的光时，波长会达到4.8微米红移值越高，这种影响就越明显

这意味着我们需要红外探测器来测量星系恒星的质量在詹姆斯·韦伯太空望远镜出现之前，我们唯一使用的红外望远镜是斯皮策太空望远镜，但它在几年前被废弃了可是，斯皮策太空望远镜85cm直径的反射镜比不上詹姆斯·韦伯太空望远镜6.5m直径的反射镜，大多数遥远的星系都不在斯皮策太空望远镜的巡天范围内由于其有限的灵敏度和角分辨率，遥远的星系无法被探测到，它们容易受到高水平的宇宙背景噪声的影响

另外，之前的宇宙巡天很可能漏掉了很大一部分红色星系这些星系富含尘埃，它们在紫外光谱中很弱所以之前对早期宇宙恒星质量密度的估计会有六倍的误差但基于先进的红外巡天设备和无与伦比的灵敏度，詹姆斯·韦伯太空望远镜将为研究宇宙中最古老和最弱的星系打开一扇新的窗户桑蒂尼指出，詹姆斯·韦伯太空望远镜将首次实现对最远星系质量的精确测量

由于恒星质量的测量是有限的，在詹姆斯·韦伯太空望远镜发射之前，天文学家最常用的一种方法是通过假设平均质量与紫外光的比值，将哈勃太空望远镜测得的紫外数据转换为恒星质量的评估值这种质光比关系是我们根据少量不确定的测量值标定的，它只代表那些更容易观测到的星系群因此，无论是直接测量还是用紫外线估算恒星质量，恒星质量的测量都存在很大的不确定性

在他们的研究中，桑蒂尼和她的国际研究团队依靠詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机的巡天数据，获得了2022年6月28—29日的空间巡天图像，这是第一组观测数据之后，他们探测了21个遥远星系的紫外辐射和红移数据桑蒂尼强调，詹姆斯·韦伯太空望远镜显著改善了观测效果，避免了之前的观测

她说，通过比较恒定质量和紫外线，我们发现质光比的测量值远小于单一平均值相反，对于给定的光度，它跨越大约两个数量级从物理角度来看，这一发现表明早期星系种群在很大程度上是异质的，星系表现出各种各样的实际情况

桑蒂尼说，这只是最近几年来越来越多的天文学研究的一部分，但这些研究表明，詹姆斯·韦伯的任务非常关键可以提供星系中更为严谨的恒星质量评估数据，对天文学家在最大，最长的尺度上研究宇宙有很大帮助我们发现，由假定的质量—光推断模型产生的系统不确定性可能高达数倍，这与我们希望达到的宇宙精度水平相差甚远可是，基于詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们将获得更精确的恒星质量数据

这是迄今为止最远，最清晰的宇宙红外图像，被命名为韦伯第一张深空照片，捕捉到了星系团SMACS 0723的细节

目前，该望远镜已经通过捕捉最清晰，最详细的宇宙图像证明了其光学巡天能力，并获得了令人震惊的最新天文发现它的光谱仪可以勘测遥远系外行星的光谱，表明它将帮助科学家描述系外行星的大气条件，并确定它们是否真的具有宜居条件最新研究表明，它还将确定宇宙中最早期星系的特征，星系如何演化，以及暗物质和暗能量是否在宇宙的发展中发挥关键作用

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