JWST发现了一个年轻的星系，其金属含量惊人

天体物理学家与詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）合作，在3.5亿年后的星系中发现了数量惊人的金属。大爆炸.

这如何符合我们对宇宙的理解？

宇宙第一种金属的起源是天体物理学中的一个基本问题。

大爆炸后不久，宇宙几乎被构成完全由氢气组成，最简单的元素。有一点氦，甚至更少的锂，可能还有极少量的铍。当您查看元素周期表时，这些是前四个。

在天文学中，所有比氢和氦重的元素都称为金属。

金属是在恒星中产生的，而不是在其他地方产生的（除了大爆炸本身产生的少量金属）。

追踪宇宙金属从大爆炸到现在的形成是天体物理学的基本任务之一。

金属性是我们研究宇宙的一个基本概念。没有金属，岩石行星就无法形成。生活也不能。在连续几代恒星中，宇宙的金属性有所增加。因此，有一个潜在的轨迹，它源于最初的金属，并直接通向我们。

对古代星系的研究是詹姆斯·韦伯太空望远镜的主要任务之一。这JWST高级深部银河系外巡天（JADES）检查了天空中的一个区域，寻找微弱的早期星系。通过回顾宇宙的早期星系，JWST揭示了古老的金属性。

一组研究小组与JADES观测合作，检查了大爆炸后仅3.5亿年的星系，并发现了碳。他们可能还发现了氧气和氖，这些都是天文学中的金属。

他们的研究结果发表在一篇题为JADES：在富含气体的星系中，大爆炸后的碳富集了350 MYR。主要作者是剑桥大学卡夫利宇宙学研究所的博士后天体物理学家Francesco D'Eugenio。

宇宙中形成的第一批恒星被称为第三种群星.它们是最古老的恒星，它们质量巨大，发光，炽热，几乎没有金属。他们持有的少量金属来自他们数量中的第一颗超新星。

我们对第三族恒星的大部分了解都是理论上的，因为这些古老的恒星，在它们的古老星系中，极难观测。但JWST有能力做到这一点。它看不见单个星星，但它很强大NIRSpec（近红外光谱）（近红外光谱仪）仪器可以通过它们的光信号来检测星系中的不同元素。

这项新研究基于href=“https://theconversation.com/looking-back-toward-cosmic-dawn-astronomers-confirm-the-faintest-galaxy-ever-seen-207602”>宇宙黎明的星系，这是宇宙历史上的一个关键时代。当研究人员研究JWST的观测结果时，他们发现了银河系中意想不到的碳量。它要么在星际介质（ISM）中，要么在环银河介质（CGM）中。

“这是对金属转变的最远的检测，也是最遥远的检测红移通过发射线确定，“他们解释道。这也是迄今为止发现的“化学富集的最遥远的证据”。

这种检测直接与我们对无金属的理解相冲突第三族星星.

“对C iii及其高EW（等效宽度）的探测排除了原始恒星种群的情况，”作者写道。

如果韦伯排除了原始的、无金属的第三族恒星的存在，那就是个大新闻。这是强大的太空望远镜颠覆我们对周围宇宙的最佳解释的另一个例子。

但这并不完全令人震惊;第三族恒星的存在是理论上的。考虑到我们对宇宙的了解，它们的存在是有道理的。

但第三族恒星从来都不是确定的。

当这样的事情被发现时，科学家们会煞费苦心地考虑他们所看到的所有其他可能的解释。他们真的在这个遥远的古老星系的恒星中看到了碳吗？或者这些排放的背后可能还有其他原因吗？

这个古老的星系不仅仅是恒星。它也是超大规模的家园黑洞（SMBH）。当SMBH以物质为食时，它可以作为活跃的星系核（AGN）明亮地耀斑。这个光信号可能就是JWST所看到的。

“此外，超大规模吸积黑洞已经在这个星系中被发现，这表明这种特殊的化学丰度可能主要与其核区域有关，“研究人员解释说。

银河系中还有另一个潜在的碳来源。它们是AGB恒星——渐近巨分支星。AGB恒星不像超新星祖先那样是大型爆炸性恒星，但它们是离开主序带的大恒星。与超新星相比，AGB恒星温和地产生金属。

但是一颗恒星需要很长时间才能演变成AGB恒星。当宇宙只有3.5亿年的历史时，没有恒星的寿命足以成为AGB。

“在这些早期时期，AGB恒星不能为碳富集做出贡献，”作者写道。