【{$randkws}】用太空望远镜测量到星系的距离 - {$web_name} 光被红移(或拉长)了10倍

使用六个宽带成像滤光片测量光度红移的图示(左图)。带有强烈光谱间断和几条发射线的模型星系光谱显示为灰色。光发射和观察的波长分别列在顶部和底部。光被红移(或拉长)了10倍。NIRCam滤光器的透射率和波长覆盖范围由彩色阴影区域强调。我们测量每个过滤器(圆圈)中的王鹤棣科幻大片平均通量，并在一系列红移下用各异的星系模型拟合这六个资料点，以确定星系在每个红移下的概率。该星系的最佳光度红移为9(当宇宙年龄为5.5亿岁时)，但概率分布(右图)涵盖了7–11的红移范围(当宇宙年龄在4.2亿至7.7亿岁之间时)。)鸣谢:uux.cn/米凯拉·巴格利
（神秘的地球uux.cn）据美国全国航空航天局（米凯拉·巴格利）：詹姆斯·韦伯太空望远镜的科学目标之一是知晓早期宇宙中的星系是如何形成和演变成像我们银河系一样的更大的星系的。这个目标请求我们在宇宙历史的昨天刚刚安卓版本，这才是真相不另外刻确认星系样本，以探索它们的性质如何随时间演变。
我们请德克萨斯大学奥斯丁分校的博士后探究员米凯拉·巴格利阐释天文学家如何确认来自遥远星系的光，并确定我们“在宇宙历史上的什么时候”观察它们。
“光穿越空间需要时间。当来自遥远星系(或太空中的任何物体)的光到达我们这里时，我们目睹的是那个星系过去的样子。以便确定过去的‘时间’，我们使用了星系的红移。
“红移告诉我们，当光到达我们这里时，由于宇宙的今天业内系统更新，未来走向备受关注膨胀，光被拉长到更长的波长需要多长时间。我们可以运用星系光谱的特征来计算红移，这是一种按波长分散来自目标的光的观察，本质上是以相当小的间隔对光开展采样。我们可以测量发射谱线和光谱突变(特定波长处光强的忽然转变)，并将它们的观测波长与已知发射波长开展较为。
“确认星系最有效的方法之一是经由成像，例如用天文台的NIRCam(近红外照摄像机)仪器。我们使用各式滤镜采集物体各异颜色的光线来取景图像。当我们测量一个星系的光度，或它在图像中的网友系统更新建议收藏备用亮度时，我们测量的是该物体在滤光片透射的全部波长范围内的平均亮度。我们可以用NIRCam的宽带成像滤波器观察星系，但在波长覆盖范围的每0.3-1.0微米的每次测量中，都隐藏着众多的详尽信息。
“但是我们可以着手限制星系光谱的形状。光谱的形状受到几个属性的作用，含有星系中有多少恒星形成，星系中有多少尘埃，以及星系的光有多少红移。我们将每个过滤器中星系的测量亮度与一组星系模型的预测亮度开展较为，这些星系模型在一系列红移下跨越了一系列的属性。依据模型与资料的吻合程度，我们可以确定星系处于特定红移或“历史时刻”的概率经由这种确认确定的最佳拟合红移称为光度红移。
“2022年7月，探究小组使用来自CEERS巡天的NIRCam图像，确定了两个光度红移大于11的星系(当时宇宙还不到4.2亿岁。)这两个物体都没有被美国全国航空航天局的哈勃太空望远镜在这个领域中观测到，由于它们要么太暗，要么只能在哈勃的灵敏度之外的波长上被探测到。新望远镜的这些察觉相当令人兴奋。

早期NIRCam成像中察觉的两个星系，光度红移分别为11.5和16.4(当时宇宙年龄分别约为3.9亿和2.4亿岁)。针对每个星系，探究小组在顶部显示所有可用过滤器中的图像剪辑，观察到的光度，最适合的星系模型，以及光度红移概率分布身为插图。鸣谢:uux.cn/上图—芬克尔斯坦等人(2023年)；底部面板—唐南等人(2023年)
“但是，星系的光度红移有些不确定。例如，我们或许能够确定滤光器中存在光谱中断，但不能确定该中断的精确波长。尽管我们可以依据光度学的模型来估计最适合的红移，但所得的概率分布通常很广。
“另外，各异红移的星系在宽带滤光片中或许具有相似的颜色，这使得仅基于光度学很难确认它们的红移。例如，红移小于5(或者当宇宙存在11亿年或更久时)的红色尘埃星系和我们银河系中的冷恒星有时可以模仿高红移星系的一样颜色。所以，我们觉得所有依据光度红移而选出的星系都是高红移的候选星系，直到我们可以得到更精确的红移。
“我们可以经由获得光谱来确定一个星系更精确的红移。如下图所示，当我们以更精细的波长步长测量星系的光度时，我们对红移机率分布的计算会有所改进。随着我们从使用宽带滤波器成像(上图)到使用众多更窄的滤波器(中图)，再到光谱(下图)，概率分布变窄。在最下面一行，我们可以着手截取特定的特征，例如最左边的光谱突变和发射线，以获得相当精确的红移概率分布——光谱红移。

图示了当我们以越来越精细的波长步长测量星系(左图)的光度时，红移概率分布(右图)是如何变窄的。信用:uux.cn/米凯拉·巴格利
“2023年2月，CEERS团队用天文台的NIRSpec(近红外摄谱仪)仪器跟踪了他们的高红移候选者，以测量精确的光谱红移。其中一个候选者(Maisie的星系)已然被证实处于红移11.4(当宇宙已然3.9亿岁时)，而第二个候选者被察觉实际上处于更低的红移4.9(当宇宙已然12亿岁时)。)

用NIRSpec仪器对红移11.5和16.4的两个候选星系开展光谱观测。最上面一行显示的是左侧的Maisie星系，它被证实为红移11.44(或者说宇宙大约有3.9亿岁)。这种红移是基于NIRSpec光谱中上排右图中垂直红色虚线标记的光谱突变的测试。底部一行显示了唐南等人(2023)的候选者，从强双电离氧([OIII])和氢(Hα)发射线察觉其红移为4.9。鸣谢:uux.cn/图2和图3来自阿拉巴尔·哈罗等人(2023)
“即使我们察觉一个高红移的候选星系实际上是一个低红移的星系，也会相当令人兴奋。它们让我们能够更多地知晓星系中的条件以及这些条件如何作用它们的光度学，改进我们的星系光谱模型，并限制所有红移中的星系演化。但是，他们也强调需要获得光谱来证实高红移的候选者。