图片来自 SHARDS 研究。 信用：碎片研究团队
新图像揭示了有关宇宙中第一批恒星和结构是如何形成的详细线索，并表明银河系的形成有一个断断续续的开始。
诺丁汉大学和天体生物学中心 (CAB, CSIC-INTA) 的一个国际天文学家团队使用了来自 哈勃太空望远镜 (HST) 和 Gran Telescopio Canarias (GTC)，即所谓的 Frontier Fields，用于定位和研究附近宇宙中一些最小最暗的星系。 这表明银河系的形成很可能是断断续续的。 第一个结果刚刚发表在期刊上 皇家天文学会月报 (MNRAS)。
天文学家几十年来一直试图回答的最有趣的问题之一是第一批星系是如何以及何时形成的。 关于如何，一种可能性是星系内第一批恒星的形成以稳定的速度开始，慢慢地建立了一个越来越大的系统。 另一种可能性是形成更加剧烈和不连续，由合并和增强的气体吸积等事件引发的强烈但短暂的恒星形成爆发。
“星系的形成可以比作一辆汽车，”该论文的合著者之一、隶属于天体生物学中心 (CAB/CSIC-INTA) 的 Pablo G. Pérez-González 解释道。 西班牙，以及这项研究背后的国际合作的首席研究员。 “第一个星系可能有一个‘柴油’恒星形成引擎，缓慢但持续地增加新的恒星，没有太多的加速，并在很长一段时间内轻轻地将气体变成相对较小的恒星。 或者，形成可能是不稳定的，恒星形成的爆发产生了令人难以置信的巨大恒星，扰乱了星系，使其停止活动一段时间甚至永远。 每种情况都与不同的过程相关，例如星系合并或超大质量黑洞的影响，它们会影响我们生命所必需的碳或氧的形成时间和方式。”
利用宇宙中一些最大规模星系团的引力透镜能力和来自名为“高 z 红色和死源调查”(SHARDS) 项目的特殊 GTC 数据，天文学家搜索了附近形成的第一批星系的类似物。宇宙，以便可以更详细地研究它们。
诺丁汉大学的亚历克斯格里菲斯博士是这项研究的主要英国研究人员之一，他解释说：“在我们拥有新的詹姆斯韦伯太空望远镜之前，我们无法观察到有史以来第一个形成的星系，它们太微弱了。 因此，我们在附近的宇宙中寻找类似的野兽，并用我们目前拥有的最强大的望远镜对它们进行了解剖。”
研究人员在“自然望远镜”的帮助下，结合了 HST 和 GTC 等最先进望远镜的能力。 来自曼彻斯特大学的克里斯康塞利斯教授是该研究的合著者，他说：“一些星系生活在大群中，我们称之为星团，其中包含大量恒星形式的质量，但也包含气体和暗物质。 它们的质量如此之大，以至于它们会弯曲时空，并充当天然望远镜。 我们称它们为引力透镜，它们使我们能够以更高的亮度和更高的空间分辨率看到微弱而遥远的星系。”
对其中一些充当引力望远镜作用的巨大星团的观测是前沿实地调查的基础。 研究表明，星系的形成很可能是断断续续的，先是活动爆发，然后是平静。 诺丁汉大学的格里菲斯博士说：“我们的主要结果是，星系形成的开始是断断续续的，就像一个不稳定的汽车引擎，有一段时期的恒星形成增强期，随后是休眠期。 星系合并不太可能在触发这些恒星形成爆发中发挥重大作用，更有可能是由于其他原因增强了气体吸积，我们需要 搜索、 对于那些替代方案。
“由于高质量的 SHARDS 数据与来自哈勃太空望远镜的成像数据相结合，我们能够找到这些物体，以检测由非常小的星系中新形成的恒星加热的热气体。 这种热气体以某些波长发射，我们称之为发射线，就像霓虹灯一样。 分析这些发射线可以深入了解星系的形成和演化。”
“使用 GTC 进行的 SHARDS Frontier Fields 观测提供了有史以来最深的数据，用于通过它们的发射线发现矮星系，使我们能够识别最近触发恒星形成的系统，”Pérez-González 补充说，他是合著者之一。 GTC SHARDS Frontier Fields 项目的论文和首席研究员。
参考：“碎片前沿领域中的发射线星系 I：候选者选择和突发 Ha 发射器的发现”20 年 2021 月 XNUMX 日， 皇家天文学会月刊.
DOI：10.1093/mnras/stab2566
