日本的年轻天文学家们正在利用世界上最大的太空望远镜——“詹姆斯·韦伯”(JWST),来挑战揭开星系的奥秘。尽管日本国内的研究机构并没有进入到运行 JWST 的国际框架中,但都在以自己的方式利用JWST进行研究。目前已取得了一定的成果,并有望提高日本在国际上的存在感。
图1 东京大学播金优一助教
东京大学的播金优一助教兴奋地表示:“利用JWST对遥远星系进行观测如此令人兴奋,是我有生以来从未有过的体验”。播金助教目前正在参与面向美国研究机构公开招募的JWST的观测项目,但除此之外,他在分析公开发布的摄影图像方面的研究也取得了成果。截至日前,他还发现过被观测团队遗漏的古老星系。
今年3月,播金助教在美国天体物理学杂志《天文物理期刊(The Astrophysical Journal)》上发表论文称,根据JWST的观测结果,宇宙诞生2~7亿年后产生的星系数量是传统理论的10倍。该论文被引用了150多次,是JWST相关文献中引用次数最多的。
JWST参与的许多国际性观测项目正在运行,但各个项目所使用的分析方法都不尽相同。因此,播金助教采用统一标准分析每个项目的摄影图像,并通过此研究策略,确立了自己的独特地位。
JWST主要由美国国家航空航天局(NASA)开发,并由欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)运营。它面向全世界开放,只要用一份优秀的研究计划进行应征并通过,就可以使用。
图 2 广岛大学稻见华惠助教
广岛大学的稻见华惠助教作为联合研究团队,申请并入选了一项名为“ERS”的JWST 观测项目。该项目为了让研究团队熟悉JWST的使用而设立,并有义务立即公开观测到的图像。
稻见助教观测了距离地球5亿光年的一个相对较近的星系。这个星系正处于星系间合并和激烈演变的过程中,研究团队正试图通过观测探明合并产生的能量的分布情况。
尽管NASA的斯皮策太空望远镜已经发现了能量的存在,但利用能看到红外线的JWST进行观测,则会发现“大部分的能量是从连哈勃太空望远镜(JWST 的前身)都无法探测到的区域内释放出来的”(稻见助教)。希望这将有助于更好地阐明星系的成长机制。
图3 日本国立天文台柏野大地特任助教
日本国立天文台的柏野大地特任助教(研究期间任名古屋大学特任助教)作为瑞士苏黎世联邦理工学院西蒙·里利教授主导的研究团队的一员参与了研究。里利教授是一名对JWST的开发做出巨大贡献的有影响力的人物,并使用了可分配此类研究人员的名为“GTO”的观测时间框架。
在柏野特任助教的项目中,观测数据可以占用一年的时间。2022年夏天,他在苏黎世进行了一周的观测数据分析,发现星系通过发出紫外线使太空中的气体释放电子并发生电离的过程。他回忆表示:“数据质量很高,我每天都很开心。这是我天文学家生涯中最快乐的时光”。并表示只要看一眼数据,就能发现其中包含了大量遥远的星系。
JWST刚刚完成第一年的观测。今后每年都会公开征集观测主题。日本研究人员的挑战是否会在未来继续下去,让我们拭目以待。
日文:川原聪史、《日本经济产业新闻》、2023/7/26
中文:JST客观日本编辑部