【最新研究】韋布望遠鏡首次觀測到宇宙最遙遠星系內恒星發出的光

天空之城 2022/12/22 檢舉 我要評論

天文學家至今未能探明宇宙中的超大質量黑洞是如何在宇宙大爆炸后快速形成的,部分原因在于一直以來人們無法獲得紅移值大于2(距離地球103.24億光年以上)星系內恒星的數據。

年輕的類星體想象圖。ESO / M. Kornmesser

而最近,一個國際科研團隊,首次使用韋布望遠鏡,成功地對一個紅移值大于6(距離地球127.16億光年)的類星體進行了內部恒星觀測。觀測結果有助于天文學家對早期類星體的演化進程進行評估——早期類星體是宇宙中首批超大質量黑洞形成和演化的主導者。

一直以來,針對高紅移值星系的觀測受限于數據質量,天文學家無法獲得高質量的「點差函數(PSF)」。「點差函數」反映的是光學系統對遙遠點光源進行聚焦和獲取高分辨率圖像的能力。

遙遠的類星體看起來只是一個如同恒星的亮點,但實際上這些光卻是從星系中心超大質量黑洞的周邊產生的。要將類星體的宿主星系,與其中心的強光源分離開來,就需要高質量的「點差函數」。而「點差函數」的信息,通常來自星系中的恒星。

研究人員選擇了兩個相對較容易解析的低光度類星體:J2255+0251和J2236+0032,它們的紅移值分別是6.34和6.40.到達地球的光從這兩個星系出發時,它們和地球的距離大約為134億和136億光年。而今天,它們已經分別退行到了距離地球大約249億和251億光年遠處。

為了對這兩個星系中的恒星進行研究,研究人員使用了韋布望遠鏡的近紅外數據。他們進行了建模,并隱去了類星體中心的眩光,然后將觀測結果與同類高紅移類星體宿主星系的模擬數據進行了比較。

研究人員發現,這些類星體及其中心超大質量黑洞擁有一些有趣的特征,而這些特征正是它們和其他早期星系的不同之處。

研究結果顯示這兩個類星體的宿主星系的質量很大,但很緊湊。它們的中心點與類星體所在的位置有偏差——可能因為那里有不規整的塵埃,或它們的超大質量黑洞尚未進入引力井中心。這樣的偏差也有可能是潮汐效應所導致的。潮汐效應通常是星系之間相互影響,或低溫氣體團塊化吸積的結果。

研究人員認為此研究的意義在于它彰顯了利用韋布望遠鏡對紅移值大于6的星系進行研究的可能。這樣的類星體既能夠讓我們了解類星體宿主星系恒星質量與其中心超大質量黑洞質量間的關系,也能夠讓我們洞察星系與其中心超大質量黑洞協同演化的機制,以及超大質量黑洞在早期宇宙中的起源。

參考First detections of stellar light from quasar host galaxies at z > 6https://arxiv.org/pdf/2211.14329.pdf

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