強發射線的矩0圖和光譜片段。對於每條強線，減去透鏡、減去連續統的力矩0圖顯示在第一行，帶有與圖1相同的標記區域。光譜片段顯示在第二行，整合了三個區域。光譜垂直偏移以幫助觀察，零基線由細黑線表示。綠色虛線表示線或線關聯的高斯擬合加上局部連續體的線性擬合。光譜的標注樣式和顏色與圖1相同。Credit: The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acb59c
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by James Dean, Cornell University）：掃描由美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)拍攝的一個著名的早期星係的第一張圖像時，康乃爾的天文學家們好奇的在它的外邊緣附近看到了一個光點。
他們最初的焦點，也是紅外天文台的目標，是SPT0418-47，這是早期宇宙中最亮的塵埃恒星形成星係之一，其遙遠的光被前景星係的引力彎曲並放大成一個圓形，稱為愛因斯坦環。
但是，對去年秋天發布的早期JWST數據進行更深入的研究，意外地發現了一個伴星係，它以前隱藏在前景星係的光線後麵，盡管它很年輕，估計有14億歲，但令人驚訝的是，它似乎已經擁有了多代恒星。
“我們發現這個星係化學成分非常豐富，這是我們都沒有預料到的，”負責數據分析的天文學博士生薄鵬說。“JWST改變了我們看待這個係統的方式，並為研究早期宇宙中恒星和星係的形成開辟了新的途徑。”
彭是2月17日在《天體物理學雜誌快報》上發表的“在發現z~4星暴星係的一個充滿灰塵的化學成熟伴星早期發布科學數據”的第一作者，八位合著者是文理學院天文係的現任或前任成員。
康奈爾天體物理和行星科學中心(CCAPS)的副研究員、論文第二作者Amit Vishwas說，智利阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)捕捉到的同一愛因斯坦環的早期圖像包含JSWT清晰解析的伴星線索，但它們隻能被解釋為隨機噪聲。
通過研究來自NIRSpec儀器的圖像的每個像素中嵌入的光譜數據，彭確定了環內的第二個新光源。他確定，這兩個新的來源是一個新星係的圖像，該新星係被形成光環的同一個前景星係引力透鏡化，盡管它們要暗8到16倍——這證明了JWST紅外視覺的力量。
對光的化學成分的進一步分析證實，來自氫、氮和硫原子的強發射線顯示出類似的紅移——這是一種測量星係隨著距離變得更遠而延伸到更長、更紅波長的光的量。這使得這兩個星係離地球的距離大致相同——紅移約為4.2，約為宇宙年齡的10%——並且位於同一區域。
為了驗證他們的發現，研究人員回到了ALMA早期的觀察。他們發現電離碳的發射線與JWST觀測到的紅移非常匹配。
“這真的確定了，”維什瓦斯說。“因為我們有幾條發射線移動了完全相同的量，毫無疑問，這個新星係就在我們認為的地方。”
該團隊估計，他們標記為SPT0418-SE的伴星係距離該環不到5千秒差距。(銀河係的衛星麥哲倫雲距離我們大約50千秒差距。)這種接近表明星係必定會相互作用，甚至可能合並，這一觀察增加了對早期星係如何演變成更大星係的理解。
作為早期宇宙中的星係，這兩個星係的質量適中，其中“se”相對較小，塵埃較少，使其看起來比極度模糊的塵埃環更藍。基於顏色相似的附近星係的圖像，研究人員認為它們可能居住在“一個巨大的暗物質暈中，還有尚未被發現的鄰居。”
考慮到它的年齡和質量，伴星係最令人驚訝的是它成熟的金屬含量——比氦和氫重的元素數量，如碳、氧和氮。該小組估計，這相當於我們的太陽，它已經超過40億歲，並繼承了前幾代恒星的大部分金屬，這些恒星用了80億年來建立它們。
“我們看到至少幾代恒星在宇宙存在的第一個十億年內生存和死亡的殘留物，這不是我們通常看到的，”Vishwas說。“我們推測，在這些星係中形成恒星的過程一定非常有效，並且在宇宙中很早就開始了，特別是為了解釋測得的氮相對於氧的豐度，因為這個比率是衡量多少代恒星存活和死亡的可靠指標。”
研究人員已經提交了一份JWST觀測時間的提案，以繼續研究光環及其同伴，並協調光學和遠紅外光譜之間的潛在差異。
“我們仍在研究這個星係，”彭說。“這些數據中還有更多值得探索的地方。”
該團隊感謝早期發布的科學計劃，該計劃使JWST數據立即可供公眾使用，名為“模板:瞄準極度放大的全色透鏡弧及其擴展的恒星形成”，由美國宇航局天體物理學家簡·裏格比領導，天文台的運營項目科學家。