利用JWST NIRCAM数据制作的PEARLSDG彩色合成图像

由亚利桑那州立大学助理研究科学家蒂姆·卡尔顿领导的一组天文学家发现了一个矮星系，这个星系出现在詹姆斯·韦伯太空望远镜的成像中，并不是主要的观测目标。

星系是由引力结合在一起的，由恒星和行星组成，还有大量的尘埃和气体云以及暗物质。矮星系是宇宙中最丰富的星系，根据定义，它们体积小，光度低。它们只有不到1亿颗恒星，而以银河系为例，却有近2000亿颗恒星。

最近对矮星系的大量“超漫射星系”的观测超出了以前的大型光谱调查的范围，这表明我们对矮星系群的理解可能是不完整的。

在一项新发表的研究中，卡尔顿和他的团队最初是在研究一个星系团，作为JWST主要星系外区域再电离和透镜科学(PEARLS)项目的一部分。

这个名为PEARLSDG的矮星系恰好出现在该团队的一些JWST图像中。它根本不是目标，只是离主观测场有点远，在他们预计不会看到任何东西的空间区域。

他们的研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》上。

PEARLSDG没有人们期望看到的矮星系的通常特征。它没有与附近的星系相互作用，但也没有形成新的恒星。事实证明，这是一个孤立的静止星系的有趣例子。

“除了相对较少的情况外，这些类型的孤立静止矮星系之前还没有真正被发现过。考虑到我们目前对星系演化的理解，它们实际上并不存在，所以我们看到这个物体的事实有助于我们改进我们的星系形成理论，”卡尔顿说。“一般来说，那些单独存在的矮星系会继续形成新的恒星。”

到目前为止，天文学家对星系演化的理解表明，一个孤立的星系会继续形成年轻的恒星，或者它会与一个更大质量的伴星星系相互作用。这一理论并不适用于PEARLSDG，它是一个古老的恒星群，不形成新的恒星，也保持着自己的状态。

更令人惊讶的是，在该团队的JWST图像中可以观察到单个恒星。这些恒星在JWST波长下更亮;这是我们能以这种水平的细节看到这些恒星的最远的星系之一。这些恒星的亮度使天文学家能够测量它的距离——9800万光年。

在这项研究中，卡尔顿和他的团队使用了广泛的数据。卡尔顿是亚利桑那州立大学地球与空间探索学院伯斯宇宙基础中心的助理研究科学家。

这包括来自JWST近红外相机(NIRCam)的成像数据;来自亚利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄尔发现望远镜上的德威尼光谱仪的光谱数据;来自美国宇航局的星系和斯皮策太空望远镜的档案图像;以及来自斯隆数字巡天和暗能量相机遗产巡天的地面成像。

JWST的NIRCam具有非常高的角度分辨率和灵敏度，使团队能够识别这个遥远星系中的单个恒星。就像单个细胞在显微镜下聚焦一样，这些观察结果使PEARLSDG的组成部分成为清晰的焦点。

重要的是，在图像中识别特定的恒星为它的距离提供了关键线索——这些恒星具有特定的内在亮度，因此通过用JWST测量它们的表观亮度，研究小组能够确定它们有多远。事实证明，这些恒星是被观测到的同类型恒星中最远的恒星。

所有在紫外、光学和红外波段观测到的档案成像数据被汇总在一起，以研究PEARLSDG的颜色。新形成的恒星具有特定的颜色特征，因此没有这种特征被用来证明PEARLSDG没有形成新的恒星。

洛厄尔发现望远镜上的德威尼摄谱仪将光天体分成不同的组成部分，使天文学家能够详细研究其特性。例如，在光谱数据特征中观察到的特定波长位移编码了有关PEARLSDG运动的信息，使用与雷达枪用于测量亚利桑那州道路上驾驶员速度相同的多普勒效应。

这是证明PEARLSDG与任何其他星系都没有关联，并且是真正孤立的关键。

此外，光谱中的某些特征对年轻恒星的存在很敏感，因此这些特征的缺失进一步证实了成像数据中没有年轻恒星的测量结果。

卡尔顿说:“这完全违背了人们对这样一个矮星系的期望。”

这一发现改变了天文学家对星系形成和演化的理解。这表明可能有许多孤立的静止星系正在等待被识别，而JWST拥有这样做的工具。