哈勃太空望远镜观测到的我们周围45个星系中的两个，并在最近的研究中进行了分析。这些颜色表示星系中恒星发出的红外线、可见光和紫外线。(图片来源:NASA/Melinder等人(2023))
据美国太空网（罗伯特·李）：天文学家正在监视银河系的邻居，评估从他们那里逃逸的光量，以及这与每个星系的物理属性之间的关系。
这项对我们本地宇宙的深入研究可以帮助科学家更好地了解早期的遥远星系，这些星系目前正由詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)和哈勃太空望远镜观测。
由于早期宇宙中的星系极其微弱，因此很难观察到，由瑞典斯德哥尔摩大学的Jens Melinder领导的一个天文学家小组开始创建我们银河系附近星系的参考样本。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的深视场图像，展示了一些最早和最遥远的星系。(图片来源:美国航天局、欧空局、加空局和STScI)
特别是，Melinder和他的同事收集并整理了来自这些地方星系的一种特殊波长的紫外线辐射的数据，这种辐射被称为莱曼阿尔法光。
莱曼阿尔法光是在最热恒星周围的气体中发现的，这意味着它尤其存在于恒星形成的星系中。宇宙中恒星形成的高峰期发生在大约100亿年前，所以莱曼阿尔法光是研究宇宙大约40亿岁时存在的星系的一种很好的方式。(创造我们宇宙的大爆炸发生在大约138亿年前。)
但是解码这种光携带的信息可能很困难，因为它到达像哈勃和JWST这样的仪器的路径是复杂的。
莱曼阿尔法光采取环绕宇宙的风景路线
莱曼阿尔法光的确切波长和传播方向是受它离开源星系时遇到的物理过程影响的因素。这些星系中具有不同物理条件的区域可以改变组成光的单个光子的路径，改变它们的波长，甚至吸收一部分光。
事实上，莱曼阿尔法光可以遇到热区，或尘埃区，或在其源星系中有强烈流动气体云的扇区，这意味着，当它到达我们这里时，它携带的信息可能很难解释。
然而，如果在复杂的旅程后对这种光的准确解释是可能的，它可以揭示出大量关于它所起源的星系的物理性质的信息。
为了更好地理解这些发射并建立他们的莱曼阿尔法参考样本(LARS)，该团队选择了45个高度恒星形成的本地星系，在整个电磁波谱中观察它们。这使得研究小组能够推断出每个星系中有多少莱曼阿尔法光逃逸，以及这一部分如何与该星系的物理属性相关联。
天文学家达成的最重要的发现之一是他们研究的星系周围有多少气体、等离子体(这是一种超热的带电气体)和尘埃外壳与逃离它们的莱曼阿尔法光量之间的关系。
梅林德在一份声明中说:“一个星系拥有的宇宙尘埃的数量和它释放的莱曼的数量之间有着明显的相关性。”"这是意料之中的，因为灰尘吸收光线，但是现在我们已经量化了这种影响."
科学家们还能够确定这种气体在星系中是如何分布的，以及它是如何穿过星系的。
研究小组发现了星系中恒星的总质量与能够逃逸的莱曼阿尔法光的数量之间的联系，尽管这种联系不如气体和这种光的逃逸之间的联系那么明显。
然而，与星系中的莱曼α光逃逸似乎没有联系的是那些星系形成新恒星的速率。
莱曼阿尔法光“缩小”星系
该团队发现的一件事可能特别重要，那就是当用其他波长的光观察时，这些星系突然看起来大了很多。这是天文学家以前见过的一种效应。
“我们在计算莱曼阿尔法如何穿过星际空间的气态云的星系计算机模拟中看到了相同的效果，”团队成员彼得·劳尔森，丹麦宇宙黎明中心的研究员，在同一份声明中说。"这证实了我们对起作用的物理学有相当好的理论理解."
当观察早期和遥远的星系时，考虑这种效应是很重要的，因为来自它们外围的光可能太暗而无法探测到，或者可能超出观测它们的探测器的限制。这意味着对LARS中看到的这种效应的检查和量化可以帮助天文学家更好地解释它，从而更准确地确定早期星系的大小。
“这些结果将有助于解释用哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜观察到的非常遥远但相似的星系，”梅林德总结道。“了解这种类型星系的详细天体物理学对于发展第一个星系如何形成和演化的理论至关重要。”
该小组的研究发表在本月早些时候的《天体物理学杂志增刊》系列上。
