詹姆斯·韦布望远镜揭示早期宇宙中动荡且不均匀的星系

调查与主要发现

剑桥大学（University of Cambridge）的研究人员分析了 James Webb Space Telescope 对大爆炸后约 8 亿至 15 亿年间存在的星系的 250 多次观测。研究小组发现，这一早期时期的星系大多数是不规则、多块状且动力学湍流的，而非普遍存在的平滑旋转圆盘。

该研究检查了大量相对低质量星系的气体运动，并发现了广泛的运动学状态。一些系统显示出新出现的有序旋转迹象，但大多数则表现出无序的气体运动，这与频繁的合并、剧烈的恒星形成事件以及引力不稳定性相吻合。

技术：NIRCam 棱栅光谱学

研究团队使用了该望远镜 NIRCam 仪器在棱栅（grism）模式下的无缝光谱技术。棱栅将射入的光线分解为 2.4–5.0 微米范围内的波长，从而能够测量追踪电离气体运动学的红外发射线。该仪器提供约 1,600 的光谱分辨率，使跨星系的详细速度测量成为可能。

NIRCam 的棱栅最初是为光学准直开发的，可提供宽场光谱和时间序列模式。在这项工作中，研究人员将一种新算法应用于棱栅光谱和现有成像，以绘制整个调查样本中单个星系内的气体运动图。

背景与解读

这些结果有助于追踪从再电离时代（epoch of reionization）向后来被称为“宇宙正午”（cosmic noon）的宇宙恒星形成高峰期的过渡，展示了微小、混乱的建筑基石是如何逐渐演变成像近邻宇宙中看到的螺旋结构那样更具秩序的结构的。

后续步骤

发表情况

研究结果发表在 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 上，论文标题为“The Dawn of Disks: Unveiling the Turbulent Ionised Gas Kinematics of the Galaxy Population at z ~ 4–6 with JWST/NIRCam Grism Spectroscopy”。