韦布望远镜的观测揭示了星系中气体和尘埃的分布

我们都知道，宇宙是非常空旷的，恒星与恒星之间的距离以光年作为单位，星系与星系之间的距离通常都超过了数百万光年。但是，如果我们把宇宙中的气体和尘埃颗粒考虑进去，那实际上我们的宇宙到处都充满着物质。

气体由原子、分子和离子等组成的物质，大部分是氢；尘埃则是一些微小的固体颗粒物质，通常由碳、硅、铁等元素组成。这些从原子、分子尺度到厘米级大小的物质，在很长的时间里，它们看上去非常的不起眼，即无法产生强大的引力而对其他天体产生影响，也不会发出耀眼的光。然而，天文学现有理论认为，我们熟悉的行星、恒星等天体，都来源于这些物质。

星系中的气体和尘埃通常分布在星系的盘状结构中，包括星系的中心区域和星系的外围。气体和尘埃在星系演化中扮演着至关重要的角色。当一个巨大的云团开始收缩时，由于重力作用，云团中心的密度会逐渐增加。当云团的密度达到一个临界密度（天文学上称为金斯密度）时，该区域内的物质将会坍缩成一个非常紧密的天体，这个天体可能会演化成为一个恒星。这是因为当物质坍缩成非常紧密的状态时，它的温度和压力都会随之升高，最终可能达到点燃核聚变的条件，形成一个新的恒星。而形成的恒星又会开始向外辐射能量，加热附近星云中的气体和尘埃，促进星云的活动，从而对它所处的星系的演化产生影响。

猎户座星云的照片，那些亮点是这团星云中形成的恒星，它们发出的光照亮了附近的星云（图片来源@ESO）

由于这些气体尘埃会吸收和散射可见光，因此普通的望远镜很难观测到它们的内部结构。但是较长波长的红外线则可以穿过尘埃层，让天文学家们窥探这些云团内部的结构。而詹姆斯·韦布望远镜在红外波长范围内拥有强大的分辨率，因此非常适合研究它们。

最近，来自亚利桑那大学图森分校的研究团队利用詹姆斯·韦布望远镜对五个目标星系进行了观测，分别是M74、NGC 7496、IC 5332、NGC 1365和NGC 1433，这些观测让天文学家们收获了很多有价值的的成果。

来自MIRI的图像，星系的旋臂充满了像气泡一样的结构。这些空腔表明年轻恒星释放能量，将周围气体和尘埃吹走

韦伯的中红外仪器（MIRI）的图像显示，这些星系中存在一个高度结构化的特征网络：螺旋臂上发光的恒星周围分布着尘埃空腔和巨大的气泡状结构。这种特征网可能是由年轻恒星释放能量形成的，恒星不断辐射电磁波，将能量向外释放，推动附近的气体尘埃远离自己，形成了一个个像气泡一样的结构。

来自MIRI的另一个星系NGC 1365的照片，不同颜色表面不同的波长，反映了物质的不同

在韦布之前，该团队曾花了数年时间利用哈勃太空望远镜(HST)、阿塔卡马望远镜阵列(ALMA)和甚大望远镜(VLA)在光学、无线电和紫外等多波段下观测了这些星系。但是，由于这些波段无法穿透厚厚的尘埃云，因此一直无法看清这些气团中心“恒星孵化场”的具体情况。而韦布望远镜凭红外波段的超高分辨率，让我们能够第一次能够对气团中的恒星形成进行全面的普查，并看清了银河系外的附近星系中星际介质的气泡结构，极大地帮助天文学家们了解恒星的形成及其反馈如何通过星际介质所呈现出来，并影响下一代恒星的形成。

我们生活的太阳系是银河系中上千亿颗的恒星系之一，因此，如今韦布观测到的恒星形成情况，或许就是四十五亿年前太阳系所经历的过程，而组成我们人体的各种元素，正式来自于宇宙中那看似微不足道的气体和尘埃云团。从另一个角度来说，我们对宇宙中的各种现象的研究，其实只是我们渴望寻找自身的来源。正如天文学家卡尔·萨根说的那样：“我们是宇宙了解自己的一种方式。”