恒星形成的爆发解释了宇宙黎明时神秘的光亮 - {$web_name} 可以阐释最近的JWST结局

艺术家对早期恒星暴增星系的构想。该图像是由用于这项探究的火灾模拟资料渲染而成，可以阐释最近的JWST结局。恒星和星系以明亮的白色光点显示，而更研究的暗物质和气体以紫色和红色显示。鸣谢:uux.cn/艾伦·m·盖勒，折叠屏算力芯片西北大学，CIERA + IT-RCDS
（神秘的地球uux.cn）据西北大学：当科学家们目睹詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)取景的宇宙早期星系的第一张图像时，他们震惊了。年轻的星系看起来太亮、太大、太成熟，不或许在大爆炸后这么快就形成。重磅周深报道这就像一个婴儿在几年内成熟为一个成年人。
这个惊人的察觉乃至让一些物理学家质疑宇宙学的规范模型，怀疑它是否应该被颠覆。
使用新的模拟，西北大学领导的天体物理学家小组如今察觉这些星系或许并没有那么大。尽管一个星系的亮度通常是由其品质确定的，但新的察觉表明，品质较小的星系也可以在不规则、明亮的恒星形成爆发中发出同样明亮的光。
这一察觉不只阐释了为什么年轻星系看起来品质惊人，也符合宇宙学的规范模型。
这项探究发表在10月3日的春季最新OPPO Find，多家媒体跟进报道《天体物理学杂志快报》上。
“这些星系的察觉是一个很大的惊喜，由于它们比预期的要亮得多，”该探究的高级作者西北大学的Claude-André Faucher-Giguère说。
“普通来说，星系明亮是由于它大。但是由于这些星系是在宇宙黎明时形成的，大爆炸后还没有足够的时间。这些巨大的星系是如何如此迅速地聚集在一起的？我们的模拟显示，星系在宇宙黎明前形成这种亮度没有难题。”
领导这项探究的郭超·孙补充说:“核心是要在短时间内在一个操控系统中再现足够的光量。”。“这或许是长沙网友热议奥斯卡由于该操控系统相当庞大，或者是由于它有能力高效形成众多的光。在后一种状况下，操控系统不需要那么庞大。假如恒星的形成是以爆发的形式发生的，它会发出闪光。这就是为什么我们目睹几个相当明亮的星系。”
Faucher-Giguère是西北大学温伯格文理学院物理学和天文学副教授，也是天体物理学跨学科探索和探究中心(CIERA)的成员。孙是西北大学的CIERA博士后探究员。
宇宙大爆炸后大约持续了1亿年到10亿年，宇宙黎明以宇宙中第一批恒星和星系的形变成标志。在JWST号发射到太空之前，天文学家对这个古老的时期知之甚少。
“JWST给我们带来了很多有关宇宙黎明的知识，”孙说。“在JWST之前，我们有关早期宇宙的大若干知识都是基于很少来源的资料的推测。随着观测能力的大幅提升，我们可以目睹星系的物理详情，并运用这些确凿的观测证据来探究物理学，以知晓正发生的事情。”
在这项新的探究中，孙、福彻-吉古尔和他们的团队使用先进的计算机模拟来模拟宇宙大爆炸后星系的形成。模拟形成的宇宙黎艺人系与JWST观测到的一样亮。这些模拟是相对论性生态反馈(FIRE)项目的一若干，该项目由Faucher-Giguère与加州理工学院、普林斯顿大学和加州大学圣地亚哥分校的兴办者共同兴办。
这项新探究含有来自熨斗探究所计算天体物理中心、麻省理工学院和加州大学戴维斯分校的兴办者。
火灾模拟结合了天体物理学理论和高级算力来模拟星系的形成。这些模型使探究人员能够探索星系如何形成、生长和改变形状，另外考虑到从恒星返回的能量、品质、动量和化学元素。
当Sun、Faucher-Giguère和他们的团队对宇宙黎明形成的早期星系开展模拟时，他们察觉恒星是以爆发形式形成的，这一概念被称为“爆发恒星形成”在像银河系这样的大品质星系中，恒星以稳定的速度形成，随着时间的推移，恒星的数量逐步增多。但是所谓的爆发式恒星形成发生在恒星以交替模式形成的时候——一次形成许多恒星，接下来是数百万年相当少的新恒星，然后再次形成许多恒星。
“爆发式恒星形成在低品质星系中尤其普遍，”福彻-吉古尔说。“为什么会发生这种状况的详情依然是正开展的探究的主题。但我们觉得发生的是恒星爆发，然后几百万年后，这些恒星爆炸变成超新星。气体被踢出，然后回落形成新的恒星，合作恒星形成的循环。”
“但是当星系变得足够大时，它们的引力就大得多。当超新星爆发时，它们的强度不足以将气体从操控系统中喷出。引力将星系聚集在一起，并使其进入稳定状态。”
模拟也能够形成和JWST揭示的一样多的明亮星系。换句话说，模拟预测的亮星系数量与观测到的亮星系数量相匹配。
尽管其他天体物理学家已然假设爆发的恒星形成或许是宇宙黎明时星系不寻常亮度的缘由，但西北大学的探究人员首次使用详尽的计算机模拟来证明这是或许的。他们能够做到这一点，而不需要添加与我们的规范宇宙模型不一致的新因素。
“星系中的大若干光线来自最大品质的恒星，”福彻-吉古尔说。“由于品质更大的恒星燃烧速度更快，所以寿命更短。它们会在核反应中迅速耗尽燃料。所以，星系的亮度与它在过去几百万年中形成的恒星数量更直接有关，而不是全部星系的品质。”