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韋伯太空望遠鏡釋出最新高解析度螺旋星系影像
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)於2024年1月底釋出了一批最新的螺旋星系的高解析度紅外線影像。這批資料展示了我們自己的銀河系以外可觀測到的最小尺度﹐包括恆星﹑氣體和塵埃。天文學家正在研究這些影像以瞭解這些螺旋星系複雜結構的起源。這些觀測研究的結果也將為理論以及模擬提供新的資訊﹐推進我們對恆星形成和螺旋星系演化的理解。
仔細研究這些新釋出的星系影像﹐我們可以順著每個充滿恆星的星系懸臂﹐一直追溯到星系的中心。那裡可能有老化的恆星團﹐中心也可能存在活躍的超大質量黑洞。如此詳細的近距離星系場景﹐只有韋伯太空望遠鏡能夠以近紅外線和中紅外線觀測的組合提供。這項大型長遠的研究計畫名為「鄰近星系高解析度物理學(PHANGS)」﹐且由全球150多名天文學家所支持。在韋伯拍攝這些圖像之前﹐PHANGS已經收集了來自哈勃太空望遠鏡﹑歐洲南方天文台非常大望遠鏡(VLT)﹐以及阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)的數據﹐這些包括紫外﹑可見和無線電波的觀測。韋伯望遠鏡提供的近紅外線和中紅外線觀測﹐可說是在多波段觀測中的最後一片拼圖﹐使得我們對這些螺旋星系有了更全面的瞭解。
這批新資料非常精細﹐即使是研究這些同一星系已經數十年的研究人員也被它們震撼。例如泡泡狀和絲狀結構被解析到有史以來觀測到的最小尺度﹐而這些結構都與恆星的形成與一生有關。韋伯的近紅外線相機在這些圖像中捕捉了數百萬顆恆星﹐在影像中以藍色顯示﹐這些恆星分佈在星系旋臂中﹐或是緊密的聚集在星團中。韋伯的中紅外線儀器的數據則突顯了發光的塵埃﹐它們存在於恆星周圍和恆星之間的位置﹐這些塵埃也是提供恆星與行星形成的原料。天文學家已經在這些星系中可以找到了最新﹑最巨大的恆星所在地。另外﹐這批新影像還顯示了氣體和塵埃中的大型球形外殼。這些球殼可能是由一個或多個爆炸的恆星創造的﹐它們在星際物質中製造出了巨大的空洞。
上圖是一個位於雙魚座的螺旋星系﹐距離我們約3,200萬光年遠。這張影像展示了我們自己的銀河系以外可觀測到的最小尺度﹐包括恆星(藍點)﹑氣體和塵埃(橙色)﹔可以看到精細絲狀結構以及黑色的「泡泡」狀空洞。影像中以紅色和橙色呈現的是星系中旋臂延伸的氣體及塵埃區域。天文學家正在研究這些區域的特徵以瞭解星系如何分佈其氣體和塵埃。研究這些結構將為關於星系如何建造﹑維持和終止恆星提供重要見解。目前證據顯示﹐螺旋星系是由內向外增長的﹐恆星形成始於星系的核心﹐並沿著它們的懸臂擴散﹐以螺旋形向外遠離中心。一顆恆星離星系核心越遠﹐它越有可能年輕。相比之下靠近核心的區域是較老的恆星群。而星系中心可能存在著活躍的超大質量黑洞﹐導致影像上星系中心有些亮度過度飽和的情況。
除了發佈這些影像外﹐PHANGS團隊還發佈了迄今為止最大量的約10萬個恆星團的目錄。希望藉由這批新影像及資料的釋出﹐天文學家可以開始利用PHANGS的數據並結合其他的研究。
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