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恒星形成的爆發解釋了宇宙黎明時神秘的光亮

時間：2025-12-11 22:16:59 來源：網絡整理編輯：探索

核心提示

藝術家對早期恒星暴增星系的構想。該圖像是由用于這項研究的火災模擬數據渲染而成，可以解釋最近的JWST結果。恒星和星系以明亮的白色光點顯示，而更擴散的暗物質和氣體以紫色和紅色顯示。鳴謝:uux.cn/艾天津外圍（天津外圍女）電話微信156-8194-*7106提供一二線城市外圍預約、空姐、熟女、白領、老師、優質資源

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（神秘的形成地球uux.cn）據西北大學：當科學家們看到詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)拍攝的宇宙早期星系的第一張照片時，他們震驚了。爆的光年輕的發解星系看起來太亮、太大、釋宇神秘太成熟，宙黎不可能在大爆炸后這么快就形成。恒星天津外圍（天津外圍女）電話微信156-8194-*7106提供一二線城市外圍預約、空姐、熟女、白領、老師、優質資源這就像一個嬰兒在幾年內成長為一個成年人。形成
這個驚人的爆的光發現甚至讓一些物理學家質疑宇宙學的標準模型，懷疑它是否應該被顛覆。
使用新的模擬，西北大學領導的天體物理學家小組現在發現這些星系可能并沒有那么大。盡管一個星系的亮度通常是由其質量決定的，但新的發現表明，質量較小的星系也可以在不規則、明亮的恒星形成爆發中發出同樣明亮的光。
這一發現不僅解釋了為什么年輕星系看起來質量驚人，也符合宇宙學的標準模型。
這項研究發表在10月3日的《天體物理學雜志快報》上。
“這些星系的發現是一個很大的驚喜，因為它們比預期的要亮得多，”該研究的高級作者西北大學的Claude-André Faucher-Giguère說。
“一般來說，星系明亮是因為它大。但是因為這些星系是在宇宙黎明時形成的，大爆炸后還沒有足夠的時間。這些巨大的星系是如何如此迅速地聚集在一起的？我們的模擬顯示，星系在宇宙黎明前形成這種亮度沒有問題。”
領導這項研究的郭超·孫補充說:“關鍵是要在短時間內在一個系統中再現足夠的光量。”。“這可能是因為該系統非常龐大，或者是因為它有能力快速產生大量的光。在后一種情況下，系統不需要那么龐大。如果恒星的形成是以爆發的形式發生的，它會發出閃光。這就是為什么我們看到幾個非常明亮的星系。”
Faucher-Giguère是西北大學溫伯格文理學院物理學和天文學副教授，也是天體物理學跨學科探索和研究中心(CIERA)的成員。孫是西北大學的CIERA博士后研究員。
宇宙大爆炸后大約持續了1億年到10億年，宇宙黎明以宇宙中第一批恒星和星系的形成為標志。在JWST號發射到太空之前，天文學家對這個古老的時期知之甚少。
“JWST給我們帶來了很多關于宇宙黎明的知識，”孫說。“在JWST之前，我們關于早期宇宙的大部分知識都是基于很少來源的數據的推測。隨著觀測能力的大幅提高，我們可以看到星系的物理細節，并利用這些確鑿的觀測證據來研究物理學，以了解正在發生的事情。”
在這項新的研究中，孫、福徹-吉古爾和他們的團隊使用先進的計算機模擬來模擬宇宙大爆炸后星系的形成。模擬產生的宇宙黎明星系與JWST觀測到的一樣亮。這些模擬是相對論性環境反饋(FIRE)項目的一部分，該項目由Faucher-Giguère與加州理工學院、普林斯頓大學和加州大學圣地亞哥分校的合作者共同創建。
這項新研究包括來自熨斗研究所計算天體物理中心、麻省理工學院和加州大學戴維斯分校的合作者。
火災模擬結合了天體物理學理論和高級算法來模擬星系的形成。這些模型使研究人員能夠探索星系如何形成、生長和改變形狀，同時考慮到從恒星返回的能量、質量、動量和化學元素。
當Sun、Faucher-Giguère和他們的團隊對宇宙黎明形成的早期星系進行模擬時，他們發現恒星是以爆發形式形成的，這一概念被稱為“爆發恒星形成”在像銀河系這樣的大質量星系中，恒星以穩定的速度形成，隨著時間的推移，恒星的數量逐漸增加。但是所謂的爆發式恒星形成發生在恒星以交替模式形成的時候——一次形成許多恒星，接下來是數百萬年非常少的新恒星，然后再次形成許多恒星。
“爆發式恒星形成在低質量星系中尤其常見，”福徹-吉古爾說。“為什么會發生這種情況的細節仍然是正在進行的研究的主題。但我們認為發生的是恒星爆發，然后幾百萬年后，這些恒星爆炸成為超新星。氣體被踢出，然后回落形成新的恒星，推動恒星形成的循環。”
“但是當星系變得足夠大時，它們的引力就大得多。當超新星爆發時，它們的強度不足以將氣體從系統中噴出。引力將星系聚集在一起，并使其進入穩定狀態。”
模擬也能夠產生和JWST揭示的一樣多的明亮星系。換句話說，模擬預測的亮星系數量與觀測到的亮星系數量相匹配。
盡管其他天體物理學家已經假設爆發的恒星形成可能是宇宙黎明時星系不尋常亮度的原因，但西北大學的研究人員首次使用詳細的計算機模擬來證明這是可能的。他們能夠做到這一點，而不需要添加與我們的標準宇宙模型不一致的新因素。
“星系中的大部分光線來自最大質量的恒星，”福徹-吉古爾說。“因為質量更大的恒星燃燒速度更快，所以壽命更短。它們會在核反應中迅速耗盡燃料。因此，星系的亮度與它在過去幾百萬年中形成的恒星數量更直接相關，而不是整個星系的質量。”

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