韋伯望遠鏡拍攝:132億光年外,一個不可思議的遠古存在

2024年2月23日 29点热度 0人点赞

在遙遠的深空,詹姆斯韋伯望遠鏡拍到了一個古老天體,它距離我們非常的遠,大概132億光年,依照光行走的速度,它大概是在宇宙誕生後約6億年就存在。

詹姆斯韋伯望遠鏡拍攝深空場中發現的天體


擴展格羅斯帶

韋伯望遠鏡這次拍攝的區域是位於大熊座牧夫座之間的一小片區域,大概是在北斗七星勺柄旁邊。

擴展格羅斯帶位置示意


這片區域被稱為擴展格羅斯帶,這是一個被稱為宇宙演化早期發布科學項目的一個部分,它在天空中的大小(也就是我們目視看到的大小),大概也就是手臂伸直手指的長度。

就是這麼一小片區域,韋伯望遠鏡的深度曝光,讓我們看到了無數的星系,而我們剛開始看到的那個天體,便是這些無數光點中的一個。

韋伯拍攝擴展格羅斯帶完整視圖(上),下圖為天體特寫


擴展格羅斯帶局部特寫1

擴展格羅斯帶局部特寫2


局部特寫3

宇宙演化早期發布科學項目,聽這個名稱我們就可以知道,它是研究宇宙誕生之初的一個課題,而研究這個階段的宇宙,我們則需要了解非常遙遠的天體,因為根據光的速度,距離我們越遠,它到達我們的時間就越久,所以光行的距離,也可看作是時間的尺度。

天文學家研究擴展格羅斯帶


但要了解那些非常遙遠的天體,很不易,因為那些天體發出的光到達地球已經暗淡無比。

所以要用強大的望遠鏡進行長時間的曝光。


深空場

1995年,哈勃望遠鏡首次進行了這樣的嘗試(深空拍攝),它對一片針尖大小的區域進行了連續10天的拍攝,最後得到了一張無比震撼的照片----哈勃深場

哈勃深場


這種模式的照片,它讓各式各樣的星系浮現在我們的眼前,猶如身臨其境,這種直擊心靈的感受無比震撼,這次的拍攝讓我們看到了深空場的強大,它就像一個儲藏宇宙秘密的寶庫,等待着我們的發掘。

所以至此,天文學家便開始不斷嘗試各種的深空場。

像之後的超深場極深場

那在2004年6月的時候,天文學家做了一次視角跨度巨大的深空拍攝,就是讓哈勃望遠鏡拍攝北斗七星勺柄附近的區域,時間是持續了1年,最後得到的便是擴展格羅斯帶的第一次展現。

哈勃拍攝的擴展格羅斯帶


這次的拍攝,其可辨認的星系至少5萬個,從小型星系、螺旋星系、橢圓星系,還有星系的合並、合並的過程應有盡有,時間跨度從遠至近,可達80億年,這80億年星系的演化我們一覽無余。

哈勃拍攝局部特寫1


局部特寫2


局部特寫3


但這次的拍攝遺憾的是,哈勃沒有拍到更為久遠的星系。

所以在2022年,天文學家便啟動了詹姆斯韋伯望遠鏡對擴展格羅斯帶進行了觀測。

韋伯拍攝擴展格羅斯帶視頻

韋伯-擴展格羅斯帶

詹姆斯韋伯望遠鏡為紅外波段望遠鏡,它可接收比哈勃更微弱更遙遠的光,具體來說就是,哈勃的觀測極限差不多能看到紅移為10左右的天體,而韋伯的觀測則遠大於這個極限。

紅移是天文學家用來測量天體距離的一個天文概念,簡單來說就是紅移值越大,距離越遠,而紅移10對應的距離大約為133億光年。

哈勃與韋伯觀測極限對比,下方數字為紅移值

所以啟用韋伯望遠鏡拍攝這片區域,它將會讓我們看到更多130億光年外那些古老的天體

韋伯拍攝的擴展格羅斯帶分為了3個時間段拍攝,2022年6月的拍攝和2022年12月以及2023年2月,相比於哈勃的拍攝,韋伯的照片中存在更多微弱的小點,圖像展現的星系數量也達到了10萬個,這是目前拍攝最為深遠的巨幅深空場。

韋伯拍攝圖中的暗紅小點特寫1

暗紅小點特寫2

暗紅小點特寫3

所以除過和其他深空場相差無幾的的明亮星系外,這些微弱暗紅的小點便是我們特別注意的對象,因為它們,就是探尋早期宇宙的古老存在。

那麼在初期的研究中,天文學家在這幅巨畫中確定了8百多個高紅移候選天體,它們的形狀、大小讓我們看到了早期宇宙的真實情況。

早期星系


而對於這些候選天體的不斷研究,一個個記錄也不斷的被打破。

例如,在2022年8月的時候,也就是韋伯完成第一時間段的拍攝之後,天文學家研究了其中一個高紅移候選星系,最後確認其紅移值達到了11.4,這打破了之前紅移為11的最遠星系記錄,天文學家為這個星系起名為麥西星系,它對應的距離為134億光年外,是宇宙誕生後約4億年就形成的古老星系。

麥西星系

麥西星系特寫


還有在這幅圖中,天文學家也發現了一顆最為遙遠的活躍超大質量黑洞

就是我們剛開始看到的那個天體。


這個天體之前哈勃也有拍到,但哈勃的數據只是顯示出了恆星的光,沒有其他的發現。

哈勃和斯皮策望遠鏡的拍攝


韋伯的強大視角呢,看到了另一種光,來自活躍星系核所發的光,這是來自超大質量黑洞吸積物質時產生的輻射。

所以依據韋伯的數據,天文學家最終確定了這顆黑洞,並得到了它的質量,它的質量大約為900萬個太陽質量,不是很大,這顆黑洞也成為了之前發現最為古老的一顆超大質量黑洞,它距離地球132億光年,是在宇宙誕生6億年後就形成的超大質量黑洞。

不過這個遙遠的紀錄並沒有保持多久,2023年11月的時候,韋伯又發現了一個宇宙年齡僅4.7億年就存在的超大質量黑洞,UHZ1,它的質量,約為太陽的1億倍,之後又有了GNZ11,一個紅移值達到11的超大質量黑洞。


雖然它最古老的記錄被打破,但在今年,天文學家對這顆黑洞又有了新的發現,因為新的數據顯示,它看起來是三個明亮的團塊,而不是一個。


所以天文學家認為,這應該是三個正在合並的星系,合並時呢,它們的中心黑洞不斷地吸積物質從而發出耀眼的輻射,所以它又有了新的記錄,最為遙遠的合並星系。

那麼我們再回到這幅深空場,再次看到圖中這一個個微弱的小點,雖然它們看着很不起眼,不像明亮星系那般耀眼,壯觀,但它們就像宇宙的化石一樣,讓我們得以穿越時間,來到宇宙誕生時的那個階段,看到了這個時候宇宙發生的事情。


好了,這個就是韋伯這次拍攝的深空場的簡單介紹,那本期就到這里了。

我是騰寶,一個熱愛天文的科普創作者,還希望大家多多關注與支持。

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