NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了近邻星系中错综复杂的气体和尘埃网络
来自NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜的新图像让科学家们第一次高分辨率地观察到近邻星系的精细结构，以及年轻恒星的形成对其的影响。NGC 1433是一个棒旋星系，有一个特别明亮的核心，周围环绕着双星形成环。在韦伯的红外图像中，科学家们第一次看到了形成恒星向周围环境释放能量的洞穴状气泡。在NGC 1433的图像中，蓝色、绿色和红色分别被分配给韦伯波长为7.7、10和11.3和21微米的MIRI数据（分别为F770W、F1000W和F1130W和F2100W）。
影像来源：NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). Image processing: A. Pagan (STScI)
研究人员使用NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜首次以前所未有的红外波长分辨率观察近邻星系中的恒星形成、气体和尘埃。这些数据已经初步收集了21篇研究论文，这些论文提供了关于我们宇宙中一些最小尺度的过程（恒星形成的开始）如何影响我们宇宙中最大物体（星系）的演化的新见解。
在韦伯第一年的科学行动中，对近邻星系的最大调查正在由近邻星系的高角分辨率物理学（PHANGS）合作进行，来自全球的100多名研究人员参与了此次调查。珍妮丝·李是美国国家科学基金会NOIRLab双子天文台首席科学家，也是图森亚利桑那大学下属天文学家，她领导了韦伯望远镜的观测工作。
该团队正在研究19个螺旋星系的不同样本，在韦伯开始科学研究的头几个月里，对其中5个目标——M74、NGC 7496、IC 5332、NGC 1365和NGC 1433——进行了观测。这一结果已经让天文学家感到震惊。
位于马里兰州巴尔的摩的约翰·霍普金斯大学的团队成员大卫·蒂尔克说：“我们清楚地看到了这一精细结构，这让我们感到惊讶。”
“我们正直接看到年轻恒星形成的能量如何影响它们周围的气体，这太不可思议了。”加拿大阿尔伯塔大学的团队成员埃里克·罗索洛夫斯基说。
在这张来自MIRI的照片中，NGC 7496的旋臂充满了相互重叠的海绵状气泡和外壳。这些细丝和空腔是年轻恒星释放能量的证据，在某些情况下，还会吹走它们周围星际介质的气体和尘埃。在这张NGC 7496的图像中，蓝色、绿色和红色被分配给韦伯波长为7.7、10、11.3和21微米的MIRI数据（分别为F770W、F1000W和F1130W以及F2100W）。
影像来源：NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). 影像处理：A. Pagan (STScI)
来自韦伯中红外仪器（MIRI）的图像揭示了这些星系中高度结构化特征网络的存在——炽热的尘埃空洞和排列在旋臂上的巨大海绵状气泡。在观察到的近邻星系的一些区域，这张特征网似乎是由年轻恒星释放能量的单独和重叠的壳层和气泡构成。
加州大学圣地亚哥分校的研究小组成员卡琳·桑德斯特龙说：“哈勃望远镜成像中完全黑暗的区域在这些新的红外图像中呈现出了精致的细节，这让我们能够研究星际介质中的尘埃是如何吸收恒星形成的光，并将其以红外形式发射出去，照亮了复杂的气体和尘埃网络。”
研究这些结构所需的高分辨率成像技术长期以来一直困扰着天文学家，直到韦伯的出现。
“PHANGS团队花了数年时间，使用美国宇航局的哈勃太空望远镜、阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列和甚大望远镜的多单元光谱探测器，在光学、射电和紫外线波长上观测这些星系。”来自俄亥俄州立大学的团队成员亚当·勒罗伊补充说。“但是，一颗恒星生命周期的最初阶段一直在我们的视野之外，因为这个过程隐藏在气体和尘埃云中。”
韦伯强大的红外探测能力可以穿透尘埃将缺失的碎片连接起来。
例如，MIRI（波长为7.7和11.3微米）和韦伯的近红外相机（波长为3.3微米）可观察到的特定波长对多环芳烃的排放非常敏感，多环芳烃在恒星和行星的形成中起着关键作用。韦伯在PHANGS计划的首次观测中检测到了这些分子。
在最细微的尺度上研究这些相互作用，有助于深入了解星系如何随时间演变的更大图景。
在MIRI对NGC 1365的观测中，星际介质中的尘埃和气体团块吸收了形成恒星的光，并以红外线将其发射出去，照亮了一个由洞穴状气泡和丝状外壳组成的复杂网络，这些气泡和丝状外壳受到年轻恒星向星系的旋臂释放能量的影响。在这张NGC 1356的图像中，蓝色、绿色和红色被分配给韦伯波长为7.7、10、11.3和21微米处的MIRI数据（分别为F770W、F1000W和F1130W和F2100W）。
影像来源：NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). 影像处理：A. Pagan (STScI)
德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的伊娃·辛纳是PHANGS合作项目的负责人，她说：“因为这些观测结果被视为财政计划的一部分，它们在地球上被观测和接收时就可以向公众提供。”
PHANGS团队将致力于创建和发布数据集，将韦伯的数据与之前从其他天文台获得的每个补充数据集相匹配，以帮助加速更广泛的天文学界的发现。
“由于望远镜的分辨率，我们第一次可以对恒星的形成进行全面的普查，并对本星系群以外的附近星系中的星际介质泡结构进行盘点，”Lee说。“那次普查将帮助我们了解恒星的形成及其反馈如何在星际介质上留下印记，然后产生下一代恒星，或者它如何实际上阻碍下一代恒星的形成。”
“多亏了望远镜的分辨率，我们第一次可以对恒星的形成进行全面的普查，并对本星系群以外近邻星系的星际介质气泡结构进行盘点。”李说。“这项普查将帮助我们了解恒星的形成及其反馈如何在星际介质上留下印记，然后产生下一代恒星，或者它实际上如何阻碍下一代恒星的形成。”
PHANGS团队的这项研究是一般观察者项目2107的一部分。该团队最初的发现，包括21项单独的研究，最近发表在《天体物理学杂志快报》的特刊上。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴 ESA和CSA领导的一项国际计划。