JWST 的图像展示了 19 个螺旋星系的旋转旋臂

围绕黑洞旋转的恒星、尘埃和气体可能揭示我们宇宙中最复杂结构的一些起源。

作者：Laura Baisas

发布 2024年1月29日下午2:15 EST

Face-on spiral galaxy, NGC 628, is split diagonally in this image: The James Webb Space Telescope’s observations appear at top left, and the Hubble Space Telescope’s on bottom right. JWST’s observations combine near- and mid-infrared light and Hubble’s showcase visible light. Dust absorbs ultraviolet and visible light, and then re-emits it in the infrared. In JWST’s images, we see dust glowing in infrared light. In Hubble’s images, dark regions are where starlight is absorbed by dust. — 正面螺旋星系 NGC 628 在此图像中被对角线分割：詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测结果显示在左上角，哈勃太空望远镜的观测结果显示在右下角。JWST 的观测结合了近红外和中红外光，而哈勃的观测则展示了可见光。尘埃吸收紫外线和可见光，然后以红外线的形式重新发射。在 JWST 的图像中，我们看到尘埃以红外线的形式发光。在哈勃的图像中，黑暗区域是星光被尘埃吸收的地方。NASA、ESA、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (Oxford)、PHANGS 团队

天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 发布了 19 个附近正面螺旋星系的新图像，这些星系以近红外光和中红外光的组合呈现。螺旋星系是宇宙中最令人敬畏的天体之一。它们蓬松而波浪状的旋臂充满了恒星，以漩涡状排列，色彩和光线鲜艳。据欧洲空间局 (ESA) 称，最具视觉冲击力的螺旋星系被认为是“正面”，这意味着它们的螺旋臂和核球清晰可见。

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这些新图像结合了多年来从多个不同望远镜收集的数据，描绘了这些旋转的螺旋星系及其形成方式更完整的图景。

“我觉得我们的团队一直处于一种被这些图像中的细节数量所淹没的状态——这是积极的，”英国牛津大学的博士后研究员 Thomas Williams 在一份声明中说。

追踪螺旋臂

JWST 的近红外相机 (NIR-Cam) 捕捉到了数百万颗恒星，这些恒星在新图像中呈现蓝色调。有些恒星紧密聚集在一起形成星团，而有些则分布在螺旋臂上。

该望远镜的中红外仪器 (MIRI) 数据显示了恒星周围和之间发光的空间尘埃的位置。它还显示了一些尚未完全形成的恒星。这些恒星仍然被为其生长提供能量的尘埃和气体所包裹。

A collection of 19 face-on spiral galaxies from the James Webb Space Telescope in near- and mid-infrared light. CREDIT: Image NASA, ESA, CSA, STScI, Janice Lee (STScI), Thomas Williams (Oxford), PHANGS Team. Designer: Elizabeth Wheatley (STScI) — 詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的 19 个正面螺旋星系的集合，以近红外光和中红外光呈现。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (Oxford)、PHANGS 团队。设计师：Elizabeth Wheatley (STScI)

“这些是我们可以在星系中找到的最新、最巨大的恒星，”加拿大阿尔伯塔大学的物理学家 Erik Rosolowsky 在一份声明中说。

JWST 的图像还显示了气体和尘埃中较大的球形壳。据该团队称，这些空洞可能是一个或多个恒星爆炸造成的。然后，爆炸在星际物质中形成了巨大的空洞。

螺旋臂还揭示了新图像中呈现红色和橙色的延伸气体区域。

“在星系的某些部分，这些结构倾向于遵循相同的模式，”Rosolowsky 补充道。“我们把它们想象成波浪，它们的间距告诉我们很多关于星系如何分配其气体和尘埃。”

对这些结构的进一步研究可以为我们了解宇宙中的星系如何建造、维持和停止恒星形成提供关键的见解。

星系中心

螺旋星系很可能由内向外生长。恒星首先在星系核心形成，然后沿着旋臂扩散并从中心螺旋状散开。恒星的位置也可以提供关于其年龄的线索。最年轻的恒星最有可能位于距离星系核心最远的地方。靠近核心、似乎被蓝色聚光灯照亮的区域被认为是较老的恒星。

Face-on barred spiral galaxy, NGC 1512, is split diagonally in this image. The JWST’s observations appear at top left, and the Hubble Space Telescope’s on bottom right. JWST’s observations combine near- and mid-infrared light and Hubble’s showcase visible and ultraviolet light. Dust absorbs ultraviolet and visible light, and then re-emits it in the infrared. In JWST’s images, we see dust glowing in infrared light. In Hubble’s images, dark regions are where starlight is absorbed by dust. CREDIT: NASA, ESA, CSA, STScI, Janice Lee (STScI), Thomas Williams (Oxford), PHANGS Team — 正面棒旋星系 NGC 1512 在此图像中被对角线分割。JWST 的观测结果显示在左上角，哈勃太空望远镜的观测结果显示在右下角。JWST 的观测结合了近红外光和中红外光，而哈勃则展示了可见光和紫外光。尘埃吸收紫外线和可见光，然后以红外线的形式重新发射。在 JWST 的图像中，我们看到尘埃以红外线的形式发光。在哈勃的图像中，黑暗区域是星光被尘埃吸收的地方。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (Oxford)、PHANGS 团队

粉红色和红色尖刺状的星系核心可能是巨大且非休眠的黑洞的迹象。

“这清楚地表明可能存在一个活跃的超大质量黑洞，”德国马克斯·普朗克天文学研究所的资深科学家 Eva Schinnerer 在一份声明中说。“或者，中心附近的星团非常明亮，以至于饱和了图像的那个区域。”

沉浸在空间中的 PHANGS

这些图像是名为PHANGS–Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS 的长期项目的一部分。该项目得到了全球 150 多名天文学家的支持。在 JWST 创建这些图像之前，PHANGS 已经分析了来自 NASA 哈勃太空望远镜、甚大望远镜的多单元光谱探测器以及阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的大量数据。

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之前的观测是以紫外线、可见光和无线电波进行的。JWST 的新近红外和中红外贡献为螺旋星系的研究提供了多项证据。

正面螺旋星系 NGC 4535。气体和尘埃呈现出鲜明的橙色和红色，并显示出更精细的螺旋形状，边缘呈锯齿状。这些是星系中的一些恒星形成区域。年长和年轻的恒星都呈现蓝色。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (Oxford)、PHANGS 团队。

“韦伯的新图像非常非凡，”马里兰州空间望远镜科学研究所战略倡议项目科学家 Janice Lee 在一份声明中说。“即使对于研究这些星系几十年的研究人员来说，它们也令人惊叹。气泡和细丝被解析到有史以来观察到的最小尺度，并讲述了恒星形成周期的故事。”

除了这些新图像外，PHANGS 团队还发布了迄今为止最大的约 100,000 个星团目录，这可能有助于天文学家更多地了解它们的恒星生命。

俄亥俄州立大学天文学家 Adam Leroy 在一份声明中说，“恒星可以生存数十亿甚至数万亿年。” “通过精确地编目所有类型的恒星，我们可以建立一个更可靠、更全面的生命周期视图。”

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