宇宙圣诞节：在遥远的星系团中发现的14个瞬变物体

　　这张MACS0416星系团的全色图是由美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的红外观测数据和美国宇航局哈勃太空望远镜的可见光数据结合而成的。一般来说，为了制作这幅图像，波长最短的光是蓝色的，波长最长的是红色的，中间波长的是绿色的。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA)， Jordan C. J. D'Silva(西澳大学)，Anton M. Koekemoer (STScI)， Jake Summers(亚利桑那州立大学)，Rogier Windhorst(亚利桑那州立大学)，Haojing Yan(密苏里大学)

　　阿斯特罗天文学家用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜在“圣诞树星系团”(MACS0416, a)中发现了14个瞬变天体大约43亿光年远。瞬变，即短暂变亮然后变暗，揭示了信息a关于遥远的恒星和宇宙的结构。

　　由密苏里大学的严皓静领导的一个国际科学家团队，利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)对MACS0416星系团进行了时间推移研究，发现了14个新的瞬变物体。MACS0416星系团距离地球约43亿光年，他们将其称为“圣诞树星系团”。

　　这张MACS0416星系团的并排对比图，由哈勃太空望远镜在可见光下(左)和詹姆斯韦伯太空望远镜在红外光下(右)拍摄，揭示了不同的细节。这两幅图像都显示了数百个星系，然而，韦伯图像显示的星系在哈勃图像中是看不见的或勉强可见的。这是因为韦伯的红外视觉可以探测到哈勃看不到的遥远星系或尘埃星系。来源:NASA, ESA, CSA, STScI

　　理解瞬态对象

　　“瞬变天体是太空中的物体，就像单个恒星一样，突然变亮几个数量级，然后消失，”物理与天文学系副教授严说。“这些短暂的天体只会在很短的时间内亮起来，然后就消失了;就像我们在通过一个移动的放大镜观察一样。现在，我们有这个难得的机会，大自然给了我们一个详细观察遥远恒星的机会。虽然我们目前只能看到最亮的恒星，但如果我们这样做的时间足够长，而且频率足够高，我们将能够确定有多少颗明亮的恒星，以及它们的质量。”

　　这张MACS0416星系团的图像突出了一个特殊的引力透镜背景星系，它存在于宇宙大爆炸后大约30亿年。该星系包含一个瞬变天体，也就是观测到的亮度随时间变化的天体，科学团队称其为“Mothra”。Mothra是一颗被放大了至少4000倍的恒星。研究小组认为，Mothra不仅被星系团MACS0416的引力放大了，而且还被一个被称为“毫透镜”的物体放大了，这个物体的重量可能和球状星团差不多。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA)， Jordan C. J. D'Silva(西澳大学)，Anton M. Koekemoer (STScI)， Jake Summers(亚利桑那州立大学)，Rogier Windhorst(亚利桑那州立大学)，Haojing Yan(密苏里大学)

　　JWST的高级观测

　　利用JWST的先进技术能力，Yan和他的团队，包括密苏里大学的研究生孙邦正，证实了导致星系团“闪烁的光”或瞬态的原因，科学家们在几年前使用美国宇航局的哈勃太空望远镜首次看到了这一现象。

　　“我们称MACS0416为圣诞树星系团，因为它是如此丰富多彩，也因为我们在其中发现了闪烁的灯光，”Yan说。“我们可以在这个区域的某些区域看到如此多的瞬变，因为一种被称为引力透镜的现象，它放大了这个星团后面的星系。”

　　这是一张MACS0416的彩色合成图像，使用了JWST在126天或大约四个月的时间里拍摄的四组星系团图像的数据。发现瞬变的区域也被标记出来。图片由孙邦正提供。来源:密苏里大学

　　突破性的发现

　　研究小组通过研究JWST在126天或大约四个月的时间里拍摄的四组星系团图像，发现了这些瞬变现象。Yan特别兴奋的是，其中两个瞬态是超新星——处于生命末期的恒星——因为研究小组可以利用它们来研究超新星的宿主星系。

　　他说:“这两颗超新星和其他12颗被极大放大的恒星性质不同，但它们都很重要。”“我们已经通过它们的光曲线追踪了亮度随时间的变化，通过详细研究光线随时间的变化，我们最终将能够知道它们是什么样的恒星。”更重要的是，我们将能够了解放大镜的详细结构，以及它与暗物质分布的关系。这是由JWST打开的一个全新的宇宙观。”

　　有关这项研究的更多信息:

　　美国宇航局的韦伯和哈勃联手创造最绚丽多彩的宇宙景象

　　“詹姆斯韦伯太空望远镜的珍珠:《MACS J0416.1-2403场》作者:闫浩静，马志远，孙立正，王力帆，Patrick Kelly, Jose M. Diego, Seth H. Cohen, Rogier A. Windhorst, Rolf A. Jansen, Norman A. Grogin, John F. Beacom, Christopher J. Conselice, Simon P. Driver, Brenda Frye, Dan Coe, Madeline A. Marshall, Anton Koekemoer, Christopher N. A. Willmer, Aaron Robotham, Jordan C. J. D'Silva, Jake Summers, Mario Nonino, Nor Pirzkal, Russell E. Ryan Jr.， Rafael Ortiz III, Scott Tompkins，Rachana A. Bhatawdekar, Cheng Cheng, Adi Zitrin和s.p. Willner，《天体物理学报》，已接受。arXiv: 2307.07579

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