船底座星云中的“宇宙懸崖”
美國宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡揭示了船底座星云中新興的恒星托兒所和個(gè)別恒星，這些恒星以前被掩蓋了
“宇宙峭壁”的圖像展示了韋伯的相機(jī)穿透宇宙塵埃的能力，為恒星的形成提供了新的視角
處于恒星形成最早的快速階段的物體很難捕捉，但韋伯的極端靈敏度、空間分辨率和成像能力可以記錄這些難以捉摸的事件
這片“山脈”和“山谷”點(diǎn)綴著閃閃發(fā)光的星星的景觀實(shí)際上是船底座星云中一個(gè)名為 NGC 3324 的附近年輕的恒星形成區(qū)域的邊緣。這張由美國宇航局新的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在紅外光下拍攝的圖像首次揭示了以前不可見的恒星誕生區(qū)域。
被稱為宇宙懸崖的韋伯看似 3D 的畫面看起來就像月光下的夜晚崎嶇的山脈。實(shí)際上，它是 NGC 3324 內(nèi)巨大的氣態(tài)空腔的邊緣，這張圖像中最高的“山峰”大約有 7 光年高。這個(gè)海綿狀區(qū)域是由星云中的強(qiáng)烈紫外線輻射和恒星風(fēng)從位于氣泡中心的超大質(zhì)量、熾熱的年輕恒星中雕刻出來的，位于該圖像所示區(qū)域的上方。
來自年輕恒星的起泡紫外線輻射正在通過緩慢侵蝕星云的壁來雕刻它。巨大的柱子聳立在發(fā)光的氣體墻上方，抵抗這種輻射。看似從天體“山脈”升起的“蒸汽”實(shí)際上是由于無情的輻射而從星云中流出的熱電離氣體和熱塵埃。
韋伯揭示了完全隱藏在可見光圖片中的新興恒星托兒所和單個(gè)恒星。由于韋伯對紅外光的敏感性，它可以透過宇宙塵?？吹竭@些物體。在這張圖片中清晰出現(xiàn)的原恒星噴流是從其中一些年輕恒星中射出的。最年輕的來源在云的黑暗、塵土飛揚(yáng)的區(qū)域顯示為紅點(diǎn)。處于恒星形成最早、快速階段的物體很難捕捉到，但韋伯極高的靈敏度、空間分辨率和成像能力可以記錄這些難以捉摸的事件。
這些對 NGC 3324 的觀測將揭示恒星形成的過程。恒星誕生隨著時(shí)間的推移而傳播，由侵蝕空腔的擴(kuò)張引發(fā)。當(dāng)明亮的電離邊緣移入星云時(shí)，它慢慢地推入氣體和塵埃。如果邊緣遇到任何不穩(wěn)定的材料，增加的壓力會(huì)觸發(fā)材料坍塌并形成新的恒星。
相反，隨著造星物質(zhì)被侵蝕掉，這種類型的干擾也可能阻止恒星的形成。這是激發(fā)恒星形成和停止它之間非常微妙的平衡。韋伯將解決現(xiàn)代天體物理學(xué)的一些重大而開放的問題：是什么決定了在某個(gè)區(qū)域形成的恒星數(shù)量？為什么恒星會(huì)以一定的質(zhì)量形成？
韋伯還將揭示恒星形成對巨大氣體和塵埃云演化的影響。雖然大質(zhì)量恒星的影響——它們的狂風(fēng)和高能量——通常很明顯，但人們對更多的低質(zhì)量恒星的影響知之甚少。當(dāng)它們形成時(shí)，這些較小的恒星會(huì)產(chǎn)生狹窄的、相對的噴流，這可以向云層注入大量的動(dòng)量和能量。這減少了孕育新恒星的星云物質(zhì)的比例。
到目前為止，科學(xué)家們幾乎沒有關(guān)于眾多年輕且更有活力的低質(zhì)量恒星的影響的數(shù)據(jù)。有了韋伯，他們將能夠獲得關(guān)于他們在整個(gè)星云中的數(shù)量和影響的完整普查。?
NGC 3324 位于大約 7,600 光年之外，由韋伯的近紅外相機(jī) (?NIRCam?) 和中紅外儀器 (?MIRI?) 拍攝。
NIRCam - 憑借其清晰的分辨率和無與倫比的靈敏度 - 揭示了數(shù)百個(gè)以前隱藏的恒星，甚至是眾多的背景星系。
在 MIRI 看來，年輕的恒星和它們塵土飛揚(yáng)的行星形成圓盤在中紅外線中發(fā)出明亮的光芒，呈現(xiàn)出粉紅色和紅色。MIRI 揭示了嵌入塵埃中的結(jié)構(gòu)，并揭示了大規(guī)模噴流和外流的恒星來源。在 MIRI 的作用下，山脊表面的熱塵埃、碳?xì)浠衔锖推渌衔飼?huì)發(fā)光，呈現(xiàn)出鋸齒狀巖石的外觀。
NGC 3324 于 1826 年由 James Dunlop 首次編目。從南半球可見，它位于船底座星云 (NGC 3372) 的西北角，該星云位于船底座。船底座星云是鑰匙孔星云和活躍、不穩(wěn)定的超巨星 Eta Carinae 的所在地。
斯蒂芬的五重奏（NIRCam 和 MIRI 合成圖像）
揭示了星系演化和黑洞
斯蒂芬五重奏的巨大馬賽克是迄今為止美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的最大圖像，覆蓋了月球直徑的約五分之一。它包含超過 1.5 億像素，由近 1,000 個(gè)單獨(dú)的圖像文件構(gòu)成。韋伯的近紅外相機(jī) (NIRCam)和中紅外儀器 (MIRI)捕捉到五個(gè)星系的視覺分組。
憑借其強(qiáng)大的紅外視覺和極高的空間分辨率，韋伯展示了這個(gè)星系群中前所未有的細(xì)節(jié)。數(shù)以百萬計(jì)的年輕恒星閃閃發(fā)光的星團(tuán)和新恒星誕生的星暴區(qū)域?yàn)檫@幅圖像增光添彩。由于引力相互作用，氣體、塵埃和恒星的掃尾正在從幾個(gè)星系中拉出。最引人注目的是，韋伯的 MIRI 儀器在其中一個(gè)星系 NGC 7318B 撞擊星團(tuán)時(shí)捕捉到了巨大的沖擊波。這些圍繞中央星系對的區(qū)域以紅色和金色顯示。
這張合成的 NIRCam-MIRI 圖像使用三個(gè) MIRI 過濾器中的兩個(gè)來最好地顯示和區(qū)分星系內(nèi)的熱塵埃和結(jié)構(gòu)。MIRI 發(fā)現(xiàn)星系中的塵埃與相互作用星系之間的沖擊波之間存在明顯的顏色差異。巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的圖像處理專家選擇通過為 MIRI 數(shù)據(jù)提供不同的黃色和橙色來突出這種差異，這與 NIRCam 波長下恒星的藍(lán)色和白色形成鮮明對比。?
史蒂芬五重奏的五個(gè)星系一起也被稱為?？松o湊群 92 (HCG 92)。盡管被稱為“五重奏”，但只有四個(gè)星系真正靠得很近，并陷入了宇宙之舞。第五個(gè)也是最左邊的星系，稱為 NGC 7320，與其他四個(gè)相比，它的前景很好。NGC 7320 距離地球 4000 萬光年，而其他四個(gè)星系（NGC 7317、NGC 7318A、NGC 7318B 和 NGC 7319）距離地球約 2.9 億光年。與數(shù)十億光年之外的更遙遠(yuǎn)的星系相比，這在宇宙方面仍然相當(dāng)接近。研究像這樣相對較近的星系有助于科學(xué)家更好地了解在更遙遠(yuǎn)的宇宙中看到的結(jié)構(gòu)。
這種接近性為天文學(xué)家提供了一個(gè)環(huán)邊座位，可以見證對所有星系演化至關(guān)重要的星系之間的合并和相互作用。科學(xué)家們很少能如此詳細(xì)地看到相互作用的星系如何觸發(fā)彼此的恒星形成，以及這些星系中的氣體是如何受到干擾的。斯蒂芬五重奏組是一個(gè)奇妙的“實(shí)驗(yàn)室”，用于研究所有星系的基本過程。
像這樣的緊密星系團(tuán)在早期宇宙中可能更為常見，因?yàn)樗鼈冞^熱的下落物質(zhì)可能為被稱為類星體的高能黑洞提供了燃料。即使在今天，該組中最高的星系 NGC 7319 也擁有一個(gè)活躍的星系核，這是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量是太陽質(zhì)量的 2400 萬倍。它正在積極吸收物質(zhì)并釋放出相當(dāng)于 400 億個(gè)太陽的光能。
韋伯使用近紅外光譜儀 ( NIRSpec?) 和中紅外儀器 (?MIRI?)詳細(xì)研究了活動(dòng)星系核。這些儀器的積分場單元 (?IFU?) - 是相機(jī)和光譜儀的組合- 為韋伯團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)“數(shù)據(jù)立方體”，或銀河核心光譜特征的圖像集合。
與醫(yī)學(xué)磁共振成像 (MRI) 非常相似，IFU 允許科學(xué)家將信息“切片”成許多圖像以進(jìn)行詳細(xì)研究。韋伯刺穿了圍繞原子核的塵埃罩，揭示了活躍黑洞附近的熱氣，并測量了明亮外流的速度。望遠(yuǎn)鏡以前所未有的細(xì)節(jié)水平看到了這些由黑洞驅(qū)動(dòng)的流出物。
在 NGC 7320（視覺組中最左邊和最近的星系）中，韋伯能夠分辨出單個(gè)恒星，甚至是星系的明亮核心。
作為獎(jiǎng)勵(lì)，韋伯揭示了數(shù)千個(gè)遙遠(yuǎn)背景星系的浩瀚海洋，讓人想起哈勃的深場。
結(jié)合來自 MIRI 和近紅外相機(jī) (?NIRCam?) 的斯蒂芬五重奏有史以來最詳細(xì)的紅外圖像，韋伯的數(shù)據(jù)將提供大量有價(jià)值的新信息。例如，它將幫助科學(xué)家了解超大質(zhì)量黑洞的進(jìn)食和生長速度。韋伯還可以更直接地看到恒星形成區(qū)域，并且能夠檢查塵埃的發(fā)射——這是迄今為止無法獲得的細(xì)節(jié)水平。
斯蒂芬五重奏位于飛馬座，由法國天文學(xué)家愛德華·斯蒂芬于 1877 年發(fā)現(xiàn)。
