將物體發(fā)出的空望光與觀察到的紅移光進(jìn)行比較的光譜示意圖。隨著宇宙的遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)星膨脹，它會(huì)將光延伸到較低頻率或光譜的對(duì)遙紅色部分。圖片出處NASA/ESA/C. Christian/Z. Levay (STScI)
（神秘的觀測(cè)果好地球uux.cn報(bào)道）據(jù)臺(tái)北市立天文科學(xué)教育館網(wǎng)站：根據(jù)一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope ，望遠(yuǎn)JWST） 使用近紅外相機(jī)（NIRCam）觀測(cè)的鏡效數(shù)據(jù)，將使天文學(xué)家更精確的詹姆掌握早期星系資料，科學(xué)家從JWST觀測(cè)的斯韋遙遠(yuǎn)星系，獲得了比以前更多的伯太比資訊，這說(shuō)明JWST將使我們對(duì)宇宙中最古老星系的空望成長(zhǎng)和演化有進(jìn)一步的理解。
恒星質(zhì)量是遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)星了解星系形成和演化的最重要的物理特性之一。因?yàn)樾窍抵泻阈堑膶?duì)遙總量，將隨這星系中的新恒星持續(xù)的形成而增加，這將是追蹤星系成長(zhǎng)最直接的方式。觀測(cè)宇宙中最古老星系（超過(guò)130億光年），將有助于了解星系如何演化。
以往想要對(duì)這些古老星系進(jìn)行準(zhǔn)確觀測(cè)，天文學(xué)家一直面臨了一些困擾。通常，天文學(xué)家進(jìn)行星系的質(zhì)光比（M/L）測(cè)量，利用星系產(chǎn)生的光估計(jì)其中恒星的總質(zhì)量，而不是逐顆計(jì)算恒星質(zhì)量。至今，哈伯太空望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope，HST）對(duì)最遙遠(yuǎn)星系（如大約135億年前形成的GN-z11）進(jìn)行的研究?jī)H限于紫外光（UV）光譜。
遙遠(yuǎn)古老星系的光在達(dá)到我們這里時(shí)經(jīng)歷了顯著的紅移，當(dāng)光穿越時(shí)空時(shí)，因?yàn)橛钪媾蛎浀囊蛩?，光的波長(zhǎng)將變長(zhǎng)，移向光譜的紅色端。對(duì)于紅移值（z）為7或更高的星系（距離為13.46光年或更遠(yuǎn)），大部分光將轉(zhuǎn)移到光譜的紅外光部份。例如，對(duì)于Z=7的星系，最初以0.6微米波長(zhǎng)發(fā)出的光，最終以4.8微米的波長(zhǎng)到達(dá)我們的望遠(yuǎn)鏡，紅移值愈高（星系愈遠(yuǎn)），這種效應(yīng)愈強(qiáng)。
這意味需要紅外光望遠(yuǎn)鏡來(lái)測(cè)量星系的質(zhì)量，因?yàn)镠ST無(wú)法觀測(cè)到大部分遙遠(yuǎn)星系的光，在JWST出現(xiàn)之前，科學(xué)家使用的紅外光望遠(yuǎn)鏡是史匹哲太空望遠(yuǎn)鏡（Spitzer Space Telescope，SST），而SST已經(jīng)于2020年1月30日除役。但是SST的85公分主鏡無(wú)法與JWST的6.5公尺主鏡相媲美，由于SST有限的靈敏度和角分辨率，大多數(shù)遙遠(yuǎn)星系是SST無(wú)法檢測(cè)到的。
此外，以前的觀測(cè)可能會(huì)錯(cuò)過(guò)很多紅色星系，這些星系富含灰塵（遮蔽光線），紫外光譜極微弱。因此，科學(xué)家認(rèn)為先前對(duì)早期宇宙的恒星質(zhì)量密度估計(jì)可能相差多達(dá)六倍，而JWST紅外儀器套件，及其高靈敏度，將為未來(lái)研究宇宙中最古老和微弱星系，打開(kāi)一扇新的窗。
在JWST發(fā)射之前，常用來(lái)觀測(cè)恒星質(zhì)量的方法，通常透過(guò)假設(shè)平均質(zhì)量與紫外光的比，將紫外光（HST所測(cè)量的值）轉(zhuǎn)換為恒星質(zhì)量估計(jì)。質(zhì)光比的關(guān)系是用少數(shù)且不確定的測(cè)量值來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，這只能代表那些較容易觀察的到星系（年輕、無(wú)塵埃的星系）成員。因此，先前恒星質(zhì)量測(cè)量值容易產(chǎn)生很大的誤差。
科學(xué)家透過(guò)JWST近紅外相機(jī)觀測(cè)資料，針對(duì)21個(gè)星系所發(fā)出的紫外光及紅移可見(jiàn)光（紅移范圍6.7至12.3），進(jìn)行其質(zhì)量的觀測(cè)。如此可以避免以往大量假設(shè)的不確定性，并將質(zhì)量測(cè)量的準(zhǔn)確性提高5到10倍。
使用JWST的NIRCam最藍(lán)波段測(cè)量恒星的紫外光，并進(jìn)行其質(zhì)光比較，發(fā)現(xiàn)質(zhì)光比不能用單一的平均值來(lái)代表，其值大約跨愈兩個(gè)數(shù)量級(jí)。從物理角度來(lái)看，這一發(fā)現(xiàn)代表早期星系的的種類(lèi)存在很大異質(zhì)性，星系表現(xiàn)出各式各樣的物理特性。
JWST卓愈的觀測(cè)能力，對(duì)星系中恒星質(zhì)量具有更嚴(yán)格的評(píng)估能力，將有利幫助科學(xué)家在最大與最長(zhǎng)尺度上研究宇宙學(xué)。科學(xué)家認(rèn)為先前對(duì)于星系質(zhì)量增長(zhǎng)過(guò)程的認(rèn)知，可能會(huì)受到重要的系統(tǒng)分類(lèi)之影響。在我們的研究中，系統(tǒng)不確定性的程度影響宇宙恒星質(zhì)量密度，宇宙中星系的增長(zhǎng)為時(shí)間的函數(shù)，估計(jì)早期不同個(gè)體間存在很大差異。我們發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)光比的假設(shè)，導(dǎo)致系統(tǒng)不確定性可能高達(dá)幾倍，這與我們預(yù)期的精確值相差太大。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在arXiv網(wǎng)站。
目前為止，JWST捕捉到最清晰，最詳細(xì)的宇宙圖像，并展現(xiàn)了其光學(xué)能力，這些圖像已經(jīng)帶來(lái)許多的新發(fā)現(xiàn)。其中針對(duì)宇宙中古老星系如何演化，及暗物質(zhì)和暗能量扮演的角色發(fā)揮重要作用。

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