詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在GN-z11星系可能已經發現了一些最早的恒星 _太空

GN-z11位于大熊座，位于大天文臺起源深度調查項目正在研究的天空區域。（圖片來源：NASA/ESA/CSA/STScI/Brant Robertson（加州大學圣克魯斯分校）/Ben Johnson（CfA）/Sandro Taccella（劍橋大學）/Marcia Rieke（亞利桑那大學）/Daniel Eisenstein（CfA.）。）
據美國太空網（Keith Cooper）：由于詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的觀測，宇宙中存在第一代恒星的證據已經浮出水面。證據位于已知最遙遠的星系之一。
該星系被命名為GN-z11，于2015年由哈勃太空望遠鏡發現，在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射之前，它被認為是已知最遙遠的星系。紅移為10.6，談論它存在多久而不是距離多遠更有意義。這是因為我們看到GN-z11時，它距離大爆炸只有4.3億年，因為它的光到達我們宇宙的角落所需的時間。相比之下，今天的宇宙有138億年的歷史。
因此，GN-z11是JWST研究的主要目標。現在，兩篇新論文描述了關于GN-z11的深刻發現，揭示了早期宇宙中存在的星系如何生長的重要細節。
GN-z11是已知的在這種特定紅移下最明亮的星系，事實上，這已經成為JWST在早期宇宙中幾乎經常發現的高紅移星系的共同主題。它們中的許多看起來比我們的星系形成模型預測的要亮得多。這些預測是基于宇宙學的標準模型。
現在，JWST的新觀察結果似乎揭示了正在發生的事情。
由劍橋大學的Roberto Maiolino領導的一個天文團隊用JWST的兩個近紅外儀器，近紅外相機（NIRCam）和近紅外光譜儀（NIRSpec）探測了GN-z11 。研究人員發現了第一代恒星，即第三類恒星的證據，以及超大質量黑洞吞噬大量物質并以驚人的速度增長的證據。
科學家可以根據恒星的重元素豐度來計算恒星的年齡，這些重元素是由前幾代恒星形成的，這些恒星是由生存和死亡的，并將這些重元素噴入太空，最終在恒星形成區域回收，形成新的恒星體。在過去五六十億年中形成的最年輕的恒星被稱為第一類恒星，其重元素豐度最高。我們的太陽是第一類恒星。較老的恒星含有較少的重元素，因為在它們之前的恒星世代較少。我們稱之為第二類恒星，它們生活在銀河系最古老的區域。
然而，到目前為止，第三族恒星一直是純粹的假設。

原始氦氣團的光譜為第一批恒星提供了證據。（圖片來源：NASA/ESA/CSA/Ralf Crawford（STScI））
這些恒星將是最早形成的恒星，因為在它們之前沒有其他恒星，所以它們不含重元素，只由大爆炸期間鍛造的原始氫和氦制成。這些第一顆恒星也被認為非常明亮，質量至少相當于幾百個太陽。
盡管天文學家還沒有直接看到第三族恒星，但馬約利諾的團隊在GN-z11中檢測到了它們的間接證據。NIRSpec在GN-z11的邊緣附近觀察到一團電離氦。
Maiolino在一份聲明中說：“除了氦，我們沒有看到任何其他東西，這表明這個星團一定相當原始。” 。“這是這些時代在特別大質量星系附近的理論和模擬所預期的——光環中應該有一些原始氣體存在，這些氣體可能會坍塌并形成第三類恒星。”
這種氦氣正被產生大量紫外線的物質電離，這種物質被推斷為第三人口恒星。所看到的氦很可能是這些恒星形成過程中遺留下來的物質。電離所有這些氣體所需的紫外線總量總共需要大約60萬太陽質量的恒星，其總亮度是太陽的20萬億倍。這些數字表明，像GN-z11這樣的遙遠星系比現代宇宙中的星系更善于形成大質量恒星。
與此同時，根據第二組結果，Maiolino的團隊還發現了GN-z11中心存在200萬太陽質量黑洞的證據。
Maiolino在同一份聲明中說：“我們發現了在超大質量黑洞附近常見的密度極高的氣體。” 。“這是GN-z11托管一個吞噬物質的黑洞的第一個明確信號。”
該團隊還探測到一股強大的輻射雨夾雪從圍繞黑洞旋轉的物質吸積盤上流出，以及通常在吸積黑洞附近發現的電離化學元素。研究小組表示，這是迄今為止發現的距離最遠的超大質量黑洞，其貪食的欲望導致其吸積盤變得致密、熾熱、明亮。研究人員認為，這一點，再加上第三人口恒星，正是GN-z11如此明亮的原因，而沒有打破一些人過早聲稱的標準宇宙學。
對電離氦團和第三族恒星的研究已被《天文學與天體物理學》雜志接受發表，預印本可在此處找到。與此同時，關于NIRCam對黑洞觀測的研究于1月17日發表在《自然》雜志上。

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