韋伯望遠鏡發現65億光年外經引力放大的恆星

運用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的觀測資料，天文學家在一個星系中鑑別出超過40顆微引力透鏡恆星。該星系位於星系團阿貝爾370後方，紅移值為0.725（被稱為「龍弧」），此時宇宙年齡僅為現今的一半。

在這張哈勃拍攝的阿貝爾370影像中，發現44顆恆星的宿主星系多次出現。圖片來源：美國國家航空暨太空總署（NASA）

哈佛-史密森尼天體物理中心的博士後研究員孫鳳武博士表示：「這項開創性的發現，首次證明研究遙遠星系中的大量個別恆星是可行的。」

「先前使用美國國家航空暨太空總署/歐洲太空總署的哈勃太空望遠鏡的研究，只發現了大約七顆恆星，而如今我們有能力分辨出以往無法觀測到的恆星。」

「重要的是，觀測更多的個別恆星，也將幫助我們更深入瞭解這些星系和恆星透鏡平面中的暗物質，而僅靠先前觀測到的少數個別恆星是無法做到這一點的。」

在這項研究中，孫博士及其同事分析了一顆名為「龍弧」的星系的韋伯影像。該星系位於地球視線方向上，在一個名為阿貝爾370的巨大星系團後方。

由於阿貝爾370的引力透鏡效應，「龍弧」原本典型的螺旋形被拉伸成細長形狀，宛如一個宇宙級的鏡廳。

天文學家仔細分析了「龍弧」內每顆恆星的顏色，發現其中許多是紅超巨星。這與早期的發現形成對比，早期主要發現的是藍超巨星。

研究人員表示，恆星型別的這種差異，也凸顯了韋伯望遠鏡在紅外波段觀測的獨特能力，它能夠揭示出溫度較低的恆星。

孫博士稱：「當我們發現這些個別恆星時，其實一開始是在尋找一個被這個巨大星系團中的星系放大的背景星系。」

「但在處理資料時，我們意識到有許多看似是個別恆星的亮點。」

「這是一項令人振奮的發現，因為這是我們首次能夠看到如此眾多遙遠的個別恆星。」

「我們對本地星系鄰域中的紅超巨星瞭解得更多，因為它們距離我們更近，我們可以獲得更好的影像和光譜，有時甚至能分辨出這些恆星。」

「在未來的研究中，我們可以利用從研究本地宇宙中的紅超巨星所獲得的知識，來解讀在星系形成如此早期的時代，它們接下來會發生什麼。」

大多數星系，包括銀河系，都包含數百億顆恆星。在像仙女座星系這樣的鄰近星系中，天文學家可以逐一觀測恆星。

然而，在距離我們數十億光年的星系中，恆星的光需要傳播數十億光年才能到達我們這裡，它們看起來相互混合在一起，這給研究星系如何形成和演化的科學家帶來了長期的挑戰。

千葉大學的天文學家不田基伸博士表示：「對我們來說，非常遙遠的星系通常看起來就像一個彌散、模糊的斑點。」

「但實際上，那些斑點是由非常非常多的個別恆星組成的。只是我們的望遠鏡無法分辨它們。」

這些研究成果發表在《自然·天文學》期刊上。

Y. Fudamoto等人的論文《在紅移0.725的星系中鑑定出超過40顆經引力放大的恆星》發表於2025年1月6日線上版《自然·天文學》；doi: 10.1038/s41550-024-02432-3