令人叹为观止的 19 个螺旋星系的 JWST 图像揭示了令人难以置信的多样性

哈勃(左/下)和JWST对星系NGC 1566的观察。 (美国宇航局、欧空局、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (牛津大学)、Rupali Chandar (UToledo)、Daniela Calzetti (马萨诸塞大学)、PHANGS 团队)

如果你对大自然着迷,这些螺旋星系的图像不会帮助你摆脱你的迷恋。

这些图像显示了 19 个螺旋中令人难以置信的细节,由 JWST 正面成像。拥有众多恒星的银河系臂在红外光下被照亮,超大质量黑洞所在的密集星系核心也是如此。

JWST捕获了这些图像,作为Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS (PHANGS)计划的一部分。PHANGS是一个长期运行的项目,旨在了解气体和恒星的形成如何与星系结构和演化相互作用。

这些韦伯图像是一个大型长期项目的一部分,即附近星系高角分辨率的物理学(PHANGS)计划,该计划得到了全球150多名天文学家的支持。在韦伯拍摄这些图像之前,PHANGS已经充满了来自美国宇航局哈勃太空望远镜、超大望远镜的多单元光谱探测器和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的数据,包括紫外线、可见光和射电光的观测。韦伯的近红外和中红外贡献提供了几个新的拼图。(美国宇航局/欧空局/CSA)

这些韦伯图像是一个大型长期项目的一部分,即附近星系高角分辨率的物理学(PHANGS)计划,该计划得到了全球150多名天文学家的支持。在韦伯拍摄这些图像之前,PHANGS已经充满了来自美国宇航局哈勃太空望远镜、超大望远镜的多单元光谱探测器和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的数据,包括紫外线、可见光和射电光的观测。韦伯的近红外和中红外贡献提供了几个新的拼图。(美国宇航局/欧空局/CSA)

这是NGC 4254(Messier 99),一个距离地球约5000万光年的螺旋星系。它有一个特点,因为一个螺旋臂看起来很正常,一个是伸展的,缠绕得不那么紧。虽然不是星爆星系,但它形成恒星的速度是其他类似星系的三倍。这种快速的恒星形成速度可能是由大约2.8亿年前与另一个星系的相互作用引发的。在JWST的帮助下,PHANGS计划将帮助天文学家了解NGC 4254的历史。(美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (牛津)、PHANGS 团队)

在这些JWST高分辨率图像中,红色是气体和灰尘发出红外光,JWST擅长看到。一些图像在银河系中心有明亮的衍射尖峰,这是由大量的光引起的。

这可能表明一个超大质量黑洞是活跃的,或者它可能来自极高浓度的恒星。

“这是一个明显的迹象,表明可能存在一个活跃的超大质量黑洞,”德国海德堡马克斯普朗克天文学研究所的科学家Eva Schinnerer说。“或者,朝向中心的星团非常明亮,以至于它们已经饱和了图像的那个区域。

NGC 1365中心的衍射尖峰是由致密区域中的大量光线引起的望远镜伪影。它是由活跃的超大质量黑洞或银河系中心紧密聚集的恒星引起的。NGC 1365是一个双栅螺旋星系,距离地球约7400万光年。(美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (牛津)、PHANGS 团队)

星系中心附近的恒星通常比怀中的恒星古老得多。一颗恒星离银河系中心越远,它通常越年轻。年轻的恒星看起来是蓝色的,并吹走了它们产生的气体和尘埃的茧。

橙色的团块表示更年轻的恒星。它们仍然包裹在气体和灰尘的毯子中,并且仍在积极地积累材料并形成。

“这些是我们可以在星系中找到最新,质量最大的恒星的地方,”加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学物理学教授埃里克·罗索洛夫斯基说。

这是NGC 1672,一个距离地球约6000万光年的螺旋星系。它可能是一个II型塞弗特星系,尽管天文学家并不完全确定。它既有一个明亮的核心,又有一个周围的星爆区域。(美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (牛津)、PHANGS 团队)

这些新图像与哈勃望远镜对同一星系的一些视图一起发布。这些突出了观察不同波长的光如何揭示或掩盖星系中的不同细节。在PHANGS观测计划中,不同的望远镜在可见光、红外光、紫外光和无线电中观测了星系。

由于人眼看不到红外线,因此为不同波长的光分配了不同的可见颜色,以使图像有意义。在上面NGC 628的JWST图像中,银河系的中心充满了古老的恒星,这些恒星发出一些望远镜可以探测到的最短波长的光。它们被赋予了蓝色以使其可见。

在哈勃图像中,同一区域更黄,并且被洗掉了。该区域发出哈勃望远镜可以感应到的最长波长的光,因此它的颜色分配与JWST不同。

哈勃太空望远镜拍摄的NGC 628(左)和JWST拍摄的星系(右)。这两张图片都宏伟而鼓舞人心,信息量很大,但JWST图像提供了更多细节。气体和灰尘浓度之间存在较大的气泡状间隙。在一些图像中,这些可能是由超新星引起的。(美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI、Janice Lee (STScI)、Thomas Williams (牛津)、PHANGS 团队)

珍妮丝·李(Janice Lee)是巴尔的摩太空望远镜科学研究所的项目科学家。

她代表了我们所有人,她说:“韦伯的新形象是非凡的。即使对于几十年来研究这些星系的研究人员来说,它们也令人兴奋。气泡和细丝被分解到有史以来观察到的最小尺度,并讲述了一个关于恒星形成周期的故事。

这些星系都是像银河系一样的螺旋星系,这意味着它们的巨大臂定义了它们。旋臂更像是在太空中传播的波浪,而不是单个恒星集体运动。天文学家研究这些臂是因为它们可以提供关于星系如何构建、维护和关闭恒星形成的关键见解。

“这些结构在星系的某些部分往往遵循相同的模式,”Rosolowsky补充道。“我们认为这些就像波,它们的间距告诉我们很多关于星系如何分布其气体和尘埃的信息。

自从它开始科学运作以来,JWST为天文学家提供了大量的数据流,这些数据将推动未来几年和几十年的研究。这些美丽的图像只是一个更大的数据发布的一部分,其中包括大约100,000个星团的目录。

“这些图像可以完成的分析量远远超过我们团队所能处理的任何东西,”阿尔伯塔大学的Erik Rosolowsky说。“我们很高兴能够支持社区,以便所有研究人员都能做出贡献。”

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