詹姆斯韦伯望远镜解开了一个球状星系长期存在的宇宙之谜

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大多数球状星团都是同时形成它们的恒星的，但也有例外。比如说JWST 观察了“二次形成”的星团。

（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI；注释：E. Siegel）

这个富含闪光的透镜星系位于星系团 SMACS 0723 后面，被称为闪耀者，恰好捕捉到这个星系，它正在其一些巨大的球状星团中形成第二批恒星。这可能会解开一个长期存在的谜团：第二批恒星是如何在这些天体中存在的。

关键要点

JWST 发布的第一张科学图像是引力透镜星团 SMACS 0723，它仍然代表着我们对宇宙最深刻的看法之一。

一个透镜星系出现了三次，它的光从 92 亿年前传到我们这里。它很明亮，整个星体都还在形成中。

在其中一张图像中包含我们以前从未见过的细节，这可能会解决关于宇宙中球状星团的最古老的谜题之一。

虽然自第一张科学图片发布已经半年多了，但它的数据仍具有很大的研究意义。

（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI）

这张星系团 SMACS 0723 的并排视图显示了来自 JWST 的该区域的 MIRI（左）和 NIRCam（右）视图。请注意，虽然图像中心有一个明亮的星系团，但最有趣的物体被星系团本身引力透镜化、扭曲和放大，并且位于比星系团本身更远的地方，包括突出显示的“闪光”星系在随后的图像中。

在星系团 SMACS 0723 的背后是一系列明亮的、放大的、引力透镜星系。

（图片来源：NASA、ESA、CSA 和 STScI；NASA/ESA/Hubble (STScI)；由 E. Siegel 合成）

这张近乎完美对齐的图像合成图展示了 JWST 的第一个深场 SMACS 0723 星团核心视图，并将其与较早的哈勃视图进行了对比。查看哈勃数据中缺少但 JWST 数据中存在的图像细节，向我们展示了与 JWST 合作的科学家有多少发现潜力。

因为引力透镜的缘故，一个这样的星系出现了三个。

（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI；注释：E. Siegel）

这张围绕星系团 SMACS 0723 的引力透镜区域的 NIRCam 视图包含多个透镜星系，包括此处突出显示的三次出现的 Sparkler 星系。“火花”已被确定为出现在已经存在的球状星团顶部的恒星形成气体结。

甚至韦伯的中红外 (MIRI) 仪器也捕获了它三次。

（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI；注释：E. Siegel）

这张用 JWST 拍摄的星系团 SMACS 0723 中心区域的中红外 (MIRI) 视图显示了“火花”星系的三个独立图像。虽然以目前的曝光时间水平，在中红外光下无法看到闪光本身，但 MIRI 数据有助于揭示活跃的恒星形成星系的一般特性，其光线来自 92 亿年前。

整个过程中看到的“火花”虽然在视觉上不那么引人注目，但在科学上是无价的。

（图片来源：L. Mowla等人，ApJL，2022 年）

这篇科学论文首先分析了来自闪耀星系的光，并提出这些“火花”是正在经历第二次恒星形成爆发的球状星团，在此详细突出了闪耀星系的三幅图像。

这些恒星形成的“结”对应于球状星团：里面多达100,000 多颗恒星同时在局部形成。

（图片来源：NASA、ESA/Hubble 和 J. Schmidt (Geckzilla) ）

这个令人印象深刻的球状星团不属于银河系，而是属于距离我们约 304 万光年的矮星系 WLM。它的金属含量极低，但出于某种原因，它是唯一已知的属于 WLM 的球状星团。大多数球状星团只有在附近时才可见：在数十亿年内没有形成任何新恒星之后。但多亏了 JWST 和引力透镜，我们才有机会看到球状星团在积极形成恒星时的样子：这也不是第一次也是唯一一次。

只是，当仔细观察这些结具有数十亿年的恒星群时。

（图片来源：ESA/ Hubble和 NASA）

我们只能识别距离最近的球状星团内的单个恒星，例如哈勃太空望远镜拍摄的 Messier 71，距离我们仅约 13,000 光年。然而，通过对内部恒星发出的光进行种群分析，我们可以确定球状体内多次恒星爆发的年龄，并可以判断这些恒星是同时形成还是多次形成。”爆发”相隔数十亿年。

当前的恒星形成事件似乎代表了它们内部的第二次恒星创造爆发。

（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI）

这张闪耀星系的照片是星系团 SMACS 0723 拍摄的最清晰的星系图像，清楚地显示了整个星系中一系列明亮的火花。由于这是一个富含气体的恒星形成星系，这些新恒星形成的打结团块可能是我们关于球状星团如何在其中获得第二个、后来的恒星群的第一个线索。

我们以前从未见过如此遥远的球状星团：红移为 1.378，即诞生约 92 亿年前。

（图片来源：NASA、ESA 和哈勃 SM4 ERO 团队）

在半人马座欧米茄的中心，从地球所在的银河系可以看到最大、最丰富的球状星团之一，许多不同颜色的恒星已经被拍摄到。尽管半人马座欧米茄和里面数百万颗恒星的曝光时间很长，但没有观测到过境事件。半人马座欧米茄是球状星团的一个例子，内部（至少）有两个独立的恒星群，形成于相隔数十亿年的时间尺度。

事实上，目前只有一个球状星团正在附近形成：蜘蛛星云内的 R136。

（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Webb ERO 制作团队）

在蜘蛛星云的中心发现的这个年轻星团的中心集中被称为 R136，其中包含许多已知的最大质量的恒星。其中包括 R136a1，其质量约为 260 个太阳质量，是已知最重的恒星。总而言之，这是我们本星系群中最大的恒星形成区，它可能会形成数十万颗新恒星，这些新恒星将聚集在一起形成一个球状星团，而其中最亮的恒星的亮度是地球星团的数百万倍我们的太阳

附近的许多球状星团都隐藏着一个长期存在的谜团：两个年龄不同的恒星群。

（图片来源：Richard Powell（左）、RJ Hall（右））

可以在此处显示的颜色/星等图的背景下理解恒星的生命周期。随着恒星数量的增长，它们会“关闭”图表，让我们可以确定相关星团的年龄。最古老的球状星团，如右图所示的非常古老的星团，年龄超过 130 亿年，但许多球状星团在较老的星团旁边还显示出第二批更年轻的恒星。

这很神秘，因为最初的恒星形成爆发应该会排出所有剩余的恒星形成气体。

（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Webb ERO 制作团队）

JWST 拍摄的蜘蛛星云的近红外视图分辨率更高，波长覆盖范围比以前的任何视图都更广。扩展哈勃教给我们的知识，我们现在可以比以往任何时候都更详细地研究本星系群内的恒星形成，包括被 R136 星团的辐射和风完全吹走的排出/推开的气体和物质.

但是“火花”提供了一条出路：第二次全星系范围的恒星形成浪潮，重新填充了已经存在的球状星团。

（图片来源：ESA/Hubble 和 NASA，R. Cohen ）

这张球状星团 Terzan 5 的哈勃视图，距离我们银河系仅 22,000 光年，揭示了其明亮的核心以及各种颜色和质量的恒星。Terzan 5 中的恒星，就像许多（但不是全部）球状星团中的恒星一样，表明内部有两个独立的恒星群，一个比另一个早几十亿年形成。最后，由于 JWST 观测到的 Sparkler 星系，我们可能终于有了解释这些特性的途径。

借助引力透镜的力量，JWST 可以解决许多类似的长期难题。

（来源：NASA、ESA、CSA、M. Zamani (ESA/Webb)；