詹姆斯·韦伯望远镜可能发现了宇宙中一些最早的恒星

詹姆斯·韦伯太空望远镜放大了大爆炸后仅 4.3 亿年的 GN-z11 星系，以揭示宇宙中可能最古老的恒星。

得益于詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的观测，宇宙中存在第一代恒星的证据已经曝光。该证据位于已知最遥远的星系之一。

这个星系被命名为 GN-z11，由哈勃太空望远镜于 2015 年发现，在詹姆斯·韦伯太空望远镜发射之前，它被认为是已知最遥远的星系。红移为 10.6，谈论它存在多久之前更有意义，而不是谈论它有多远。这是因为我们看到 GN-z11 是在大爆炸之后 4.3 亿年，因为它的光传播到我们所在的宇宙角落需要时间。相比之下，今天的宇宙已有 138 亿岁。

因此，GN-z11 是 JWST 研究的主要目标。现在，两篇新论文描述了有关 GN-z11 的深刻发现，揭示了早期宇宙中存在的星系如何生长的重要细节。

GN-z11 是已知在该特定红移处最明亮的星系，事实上，这已成为 JWST 几乎经常在早期宇宙中发现的高红移星系的共同主题。其中许多看起来比我们的星系形成模型预测的要亮得多。这些预测基于宇宙学的标准模型。

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现在，JWST 的新观察似乎揭示了正在发生的事情。

由剑桥大学 Roberto Maiolino 领导的天文学小组使用 JWST 的两台近红外仪器——近红外相机 (NIRCam) 和近红外光谱仪 (NIRSpec) 探测了 GN-z11。研究人员发现了第一代恒星（称为第三族恒星）的证据，以及超大质量黑洞吞噬大量物质并以极大加速的速度生长的证据。

科学家可以根据恒星的重元素丰度来计算恒星的年龄，这些重元素可能是由前几代恒星生存和死亡形成的，将这些重元素喷射到太空中，最终在恒星形成区域再循环，形成新的恒星。恒星体。在过去五六十亿年中形成的最年轻的恒星被称为第一族恒星，并且具有最高丰度的重元素。 我们的太阳是一颗第一族恒星。较老的恒星含有较少的重元素，因为在它们之前的恒星世代较少。我们将这些恒星称为第二族恒星，它们生活在银河系最古老的区域。

然而，到目前为止，第三族恒星还纯粹是假设的。

这些将是第一批形成的恒星，并且由于在它们之前没有其他恒星出现，因此它们不包含重元素，并且仅由大爆炸期间形成的原始氢和氦制成。这些第一批恒星也被认为非常明亮，质量至少等于数百个太阳。

尽管天文学家还没有直接看到第三族恒星，但麦奥利诺的团队在 GN-z11 中发现了它们的间接证据。 NIRSpec 在 GN-z11 边缘附近观察到一团电离氦。

“事实上，除了氦气之外，我们没有看到任何其他东西，这表明这个团块一定是相当原始的，”麦奥利诺在一份声明中说。 “这是理论和模拟所预期的，在这些时代的特别巨大的星系附近，应该有少量的原始气体残留在晕中，这些气体可能会坍缩并形成第三族恒星。”

这种氦气被产生大量紫外线的物质电离，这种物质被推断为第三族恒星。所目睹的氦气可能是这些恒星形成过程中的剩余物质。电离所有气体所需的紫外线量总共需要约 600,000 个太阳质量的恒星，其总光度比太阳亮 20 万亿倍。这些数据表明，像 GN-z11 这样的遥远星系比现代宇宙中的星系更善于形成大质量恒星。

与此同时，根据第二组结果，Maiolino 的团队还在 GN-z11 的中心发现了 200 万太阳质量黑洞的证据。

研究小组还检测到一股强大的辐射从围绕黑洞旋转的物质吸积盘流出，以及通常在吸积黑洞附近发现的电离化学元素。研究小组表示，它是迄今为止发现的最遥远的超大质量黑洞，它贪婪的胃口导致吸积盘变得致密、炽热，并发出明亮的光芒。研究人员认为，这一点与 III 族恒星相结合，使得 GN-z11 如此明亮，并且不会像一些人过早声称的那样违反标准宇宙学。

关于电离氦团块和 III 族恒星的研究已被《天文学与天体物理学》杂志接受发表，预印本可在此处找到。与此同时，NIRCam 对黑洞观测的研究于 1 月 17 日发表在《自然》杂志上。

最初发布于Space.com。