恒星形成的爆發(fā)解釋了宇宙黎明時(shí)神秘的光亮
來(lái)源：桑間濮上網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-10 19:28:27
藝術(shù)家對(duì)早期恒星暴增星系的構(gòu)想。該圖像是形成由用于這項(xiàng)研究的火災(zāi)模擬數(shù)據(jù)渲染而成，可以解釋最近的爆的光V型《749-3814》長(zhǎng)春外圍女服務(wù)提供外圍女小姐上門(mén)服務(wù)快速安排人到付款JWST結(jié)果。恒星和星系以明亮的發(fā)解白色光點(diǎn)顯示，而更擴(kuò)散的釋宇神秘暗物質(zhì)和氣體以紫色和紅色顯示。鳴謝:uux.cn/艾倫·m·蓋勒，宙黎西北大學(xué)，恒星CIERA + IT-RCDS
（神秘的形成地球uux.cn）據(jù)西北大學(xué)：當(dāng)科學(xué)家們看到詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)拍攝的宇宙早期星系的第一張照片時(shí)，他們震驚了。爆的光年輕的發(fā)解星系看起來(lái)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V型《749-3814》長(zhǎng)春外圍女服務(wù)提供外圍女小姐上門(mén)服務(wù)快速安排人到付款這就像一個(gè)嬰兒在幾年內(nèi)成長(zhǎng)為一個(gè)成年人。形成
這個(gè)驚人的爆的光發(fā)現(xiàn)甚至讓一些物理學(xué)家質(zhì)疑宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型，懷疑它是否應(yīng)該被顛覆。
使用新的模擬，西北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的天體物理學(xué)家小組現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這些星系可能并沒(méi)有那么大。盡管一個(gè)星系的亮度通常是由其質(zhì)量決定的，但新的發(fā)現(xiàn)表明，質(zhì)量較小的星系也可以在不規(guī)則、明亮的恒星形成爆發(fā)中發(fā)出同樣明亮的光。
這一發(fā)現(xiàn)不僅解釋了為什么年輕星系看起來(lái)質(zhì)量驚人，也符合宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。
這項(xiàng)研究發(fā)表在10月3日的《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
“這些星系的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)很大的驚喜，因?yàn)樗鼈儽阮A(yù)期的要亮得多，”該研究的高級(jí)作者西北大學(xué)的Claude-André Faucher-Giguère說(shuō)。
“一般來(lái)說(shuō)，星系明亮是因?yàn)樗蟆５且驗(yàn)檫@些星系是在宇宙黎明時(shí)形成的，大爆炸后還沒(méi)有足夠的時(shí)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(méi)有問(wèn)題。”
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的郭超·孫補(bǔ)充說(shuō):“關(guān)鍵是要在短時(shí)間內(nèi)在一個(gè)系統(tǒng)中再現(xiàn)足夠的光量。”。“這可能是因?yàn)樵撓到y(tǒng)非常龐大，或者是因?yàn)樗心芰焖佼a(chǎn)生大量的光。在后一種情況下，系統(tǒng)不需要那么龐大。如果恒星的形成是以爆發(fā)的形式發(fā)生的，它會(huì)發(fā)出閃光。這就是為什么我們看到幾個(gè)非常明亮的星系。”
Faucher-Giguère是西北大學(xué)溫伯格文理學(xué)院物理學(xué)和天文學(xué)副教授，也是天體物理學(xué)跨學(xué)科探索和研究中心(CIERA)的成員。孫是西北大學(xué)的CIERA博士后研究員。
宇宙大爆炸后大約持續(xù)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(biāo)志。在JWST號(hào)發(fā)射到太空之前，天文學(xué)家對(duì)這個(gè)古老的時(shí)期知之甚少。
“JWST給我們帶來(lái)了很多關(guān)于宇宙黎明的知識(shí)，”孫說(shuō)。“在JWST之前，我們關(guān)于早期宇宙的大部分知識(shí)都是基于很少來(lái)源的數(shù)據(jù)的推測(cè)。隨著觀測(cè)能力的大幅提高，我們可以看到星系的物理細(xì)節(jié)，并利用這些確鑿的觀測(cè)證據(jù)來(lái)研究物理學(xué)，以了解正在發(fā)生的事情。”
在這項(xiàng)新的研究中，孫、福徹-吉古爾和他們的團(tuán)隊(duì)使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬來(lái)模擬宇宙大爆炸后星系的形成。模擬產(chǎn)生的宇宙黎明星系與JWST觀測(cè)到的一樣亮。這些模擬是相對(duì)論性環(huán)境反饋(FIRE)項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目由Faucher-Giguère與加州理工學(xué)院、普林斯頓大學(xué)和加州大學(xué)圣地亞哥分校的合作者共同創(chuàng)建。
這項(xiàng)新研究包括來(lái)自熨斗研究所計(jì)算天體物理中心、麻省理工學(xué)院和加州大學(xué)戴維斯分校的合作者。
火災(zāi)模擬結(jié)合了天體物理學(xué)理論和高級(jí)算法來(lái)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(zhǎng)和改變形狀，同時(shí)考慮到從恒星返回的能量、質(zhì)量、動(dòng)量和化學(xué)元素。
當(dāng)Sun、Faucher-Giguère和他們的團(tuán)隊(duì)對(duì)宇宙黎明形成的早期星系進(jìn)行模擬時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)恒星是以爆發(fā)形式形成的，這一概念被稱(chēng)為“爆發(fā)恒星形成”在像銀河系這樣的大質(zhì)量星系中，恒星以穩(wěn)定的速度形成，隨著時(shí)間的推移，恒星的數(shù)量逐漸增加。但是所謂的爆發(fā)式恒星形成發(fā)生在恒星以交替模式形成的時(shí)候——一次形成許多恒星，接下來(lái)是數(shù)百萬(wàn)年非常少的新恒星，然后再次形成許多恒星。
“爆發(fā)式恒星形成在低質(zhì)量星系中尤其常見(jiàn)，”福徹-吉古爾說(shuō)。“為什么會(huì)發(fā)生這種情況的細(xì)節(jié)仍然是正在進(jìn)行的研究的主題。但我們認(rèn)為發(fā)生的是恒星爆發(fā)，然后幾百萬(wàn)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(dòng)恒星形成的循環(huán)。”
“但是當(dāng)星系變得足夠大時(shí)，它們的引力就大得多。當(dāng)超新星爆發(fā)時(shí)，它們的強(qiáng)度不足以將氣體從系統(tǒng)中噴出。引力將星系聚集在一起，并使其進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。”
模擬也能夠產(chǎn)生和JWST揭示的一樣多的明亮星系。換句話說(shuō)，模擬預(yù)測(cè)的亮星系數(shù)量與觀測(cè)到的亮星系數(shù)量相匹配。
盡管其他天體物理學(xué)家已經(jīng)假設(shè)爆發(fā)的恒星形成可能是宇宙黎明時(shí)星系不尋常亮度的原因，但西北大學(xué)的研究人員首次使用詳細(xì)的計(jì)算機(jī)模擬來(lái)證明這是可能的。他們能夠做到這一點(diǎn)，而不需要添加與我們的標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型不一致的新因素。
“星系中的大部分光線來(lái)自最大質(zhì)量的恒星，”福徹-吉古爾說(shuō)。“因?yàn)橘|(zhì)量更大的恒星燃燒速度更快，所以壽命更短。它們會(huì)在核反應(yīng)中迅速耗盡燃料。因此，星系的亮度與它在過(guò)去幾百萬(wàn)年中形成的恒星數(shù)量更直接相關(guān)，而不是整個(gè)星系的質(zhì)量。”
