詹姆斯韦伯望远镜揭示了年轻宇宙中类似银河系的星系

来自宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 的新图像首次揭示了带有恒星棒的星系——恒星从星系中心延伸到外盘的细长特征——当时宇宙只有它现在的 25%年龄。在宇宙早期发现所谓的棒状星系，类似于我们的银河系，需要天体物理学家完善他们的星系演化理论。

在 JWST 之前，哈勃太空望远镜的图像从未在如此年轻的时期检测到棒。在哈勃图像中，一个名为 EGS-23205 的星系只不过是一个圆盘状的污迹，但在去年夏天拍摄的相应 JWST 图像中，它是一个美丽的旋涡星系，带有清晰的恒星棒。

“我看了一眼这些数据，然后说，'我们正在放弃其他所有数据!'”德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学教授 Shardha Jogee 说。“在哈勃数据中几乎看不到的条形条在 JWST 图像中突然出现，显示了 JWST 看到星系底层结构的巨大力量，”她说，描述了由宇宙演化早期发布科学调查(CEERS) 领导的数据。 UT 奥斯汀教授史蒂芬芬克尔斯坦。

该团队发现了另一个棒星系 EGS-24268，它也来自大约 110 亿年前，这使得两个棒星系存在的时间比以前发现的任何星系都更早。

在天体物理学杂志快报接受发表的一篇文章中，他们重点介绍了这两个星系，并展示了超过 80 亿年前的其他四个棒状星系的例子。

“对于这项研究，我们正在研究一种新的制度，以前没有人使用过这种数据或进行过这种定量分析，”领导该分析的研究生 Yuchen “Kay” Guo 说，“所以一切都是新的。这就像走进一片从未有人走进过的森林。”

通过将气体汇集到中心区域，促进恒星形成，棒状体在星系演化中发挥着重要作用。

“酒吧解决了星系中的供应链问题，”乔吉说。“就像我们需要将原材料从港口运到生产新产品的内陆工厂一样，棒状物将气体强有力地输送到中心区域，在那里气体以通常比地球快 10 到 100 倍的速度迅速转化为新恒星。银河系的其余部分。”

通过引导部分气体，棒状物还有助于在星系中心形成超大质量黑洞。

在这样的早期时期发现棒状结构从几个方面改变了星系演化的情景。

“早期棒状体的发现意味着星系演化模型现在有了一条通过棒状体的新途径来加速早期新恒星的产生，”Jogee 说。

这些早期棒状物的存在本身就对理论模型提出了挑战，因为它们需要正确的星系物理学才能预测棒状物的正确丰度。该团队将在下一篇论文中测试不同的模型。

JWST 能够比哈勃望远镜更好地揭示遥远星系的结构，原因有二：首先，它更大的镜子赋予它更强的聚光能力，使其能够以更高的分辨率看得更远。其次，它在比哈勃望远镜更长的红外波长下观察时，可以更好地看穿尘埃。

本科生 Eden Wise 和 Zilei Chen 在研究中发挥了关键作用，他们目视检查了数百个星系，寻找那些看起来有条形的星系，这有助于将列表缩小到几十个，以便其他研究人员使用更深入的数学分析方法。

来自 UT Austin 的其他合著者包括 Steven Finkelstein、Micaela Bagley 和 Maximilien Franco。来自其他机构的数十名合著者来自、英国、日本、西班牙、法国、意大利、澳大利亚和以色列。

这项研究的部分资金由 Roland K. Blumberg 天文学基金会、Heising-Simons 基金会和 NASA 提供。这项工作依赖于德克萨斯高级计算中心的资源，包括大学中最强大的超级计算机 Frontera。