300个深空中异常明亮天体的集合可能包含在早期宇宙形成的星系。这些天体，被詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的红外图像捕捉到，开启了一个新的宇宙奥秘，研究人员正急切地想解开它。
发表在《The Astrophysical Journal》上的一项研究解释了研究人员如何仔细分析红外图像来区分所有300个天体。尽管这些天体的身份尚未完全揭晓，但研究人员有充分的理由相信其中一些是来自宇宙形成初期的星系。
宇宙中的300个明亮天体
显示密苏里大学研究人员在其研究中识别出的宇宙神秘天体的图示。
(图片来源：Bangzheng “Tom” Sun/密苏里大学)
这项研究的研究人员认识到，这300个天体异常明亮，使其成为早期星系的有力候选者。
根据该研究的一份新闻稿，科学家们常常将这类极其明亮的天体解释为并非早期星系，而是其他模仿它们的物体。
然而，研究人员表示，近期发现的300个天体中有一些可能是真正的早期星系。
“如果其中即使有几个天体被证实是我们所认为的那样，我们的发现就可能挑战目前关于早期宇宙——也就是第一批恒星和星系开始成形的那个时期——是如何形成星系的理论，”作者Haojing Yan表示，他是密苏里大学哥伦比亚分校的天文学教授。
早期星系的红化
然而，证实一个天体是否真的是早期星系是一个复杂的多步骤过程。
首先，研究人员必须从JWST的近红外相机和中红外仪器收集证据，这两者结合起来可以观测到来自早期宇宙线索的最遥远空间区域的光。
探测遥远天体需要测量红移，即来自太空光源的光拉伸成更长、颜色更红的波长。更高的红移意味着一个星系离地球越远，越接近宇宙的开端。
研究人员在仔细扫描了红外图像后，必须使用一种称为“辍学技术”的方法来识别这300个天体。该方法旨在通过寻找在红波段可见但在蓝波段消失的天体来探测高红移星系，这表明光已经传播了极远的距离和时间。
高红移星系的红色可以归因于“莱曼断点”，即紫外光被中性氢云吸收。
寻找早期星系的最后步骤
辍学技术帮助研究人员识别了每个星系候选者，但他们仍然需要查看这些天体是否可能具有非常高的红移。
“理想情况下，这应该使用光谱技术来完成，光谱技术可以将光分散成不同的波长，以识别允许准确确定红移的特征，”Yan在发布会上说。
然而，只有少数早期星系候选者有现有的光谱数据。对于其余的天体，研究人员转向了一种称为光谱能量分布拟合的技术，这让他们能够估计它们的红移以及年龄和质量等其他属性。
研究人员重点研究了137个天体，发现大多数（超过67.9%）可能是低红移星系。然而，一小部分（超过7%）仍可能来自早期宇宙的高红移星系。
确认这些发现的最后一步需要光谱学，它可以揭示一个星系的关键细节，例如它的年龄、形成方式以及组成。
“我们的一个天体已经通过光谱学证实是一个早期星系，”Yan的博士生、该研究的首席作者Bangzheng “Tom” Sun说。“但仅凭这个天体是不够的。我们需要进行额外的确认才能确定目前的理论是否受到挑战。”
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文章来源
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- 《天体物理学杂志》。使用詹姆斯·韦伯太空望远镜NIRCam仪器选择的非常明亮的辍学天体
- NASA。宇宙红移
