伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校天文学和物理学教授华金·维埃拉和研究生凯达尔·帕德克与德克萨斯农工大学的研究人员以及一个国际科学家团队合作，区分了银河系中一些质量更大的尘埃颗粒和新观察到的碳氢化合物分子产生的红外信号。

　　研究结果发表在6月5日的《自然》杂志上。

　　维埃拉说:“这个项目开始于我在研究生院研究难以探测的、被尘埃遮蔽的非常遥远的星系时。”“尘埃颗粒吸收并重新发射宇宙中大约一半的恒星辐射，使得来自遥远物体的红外光非常微弱，或者通过地面望远镜无法探测到。”

　　韦伯观测到的星系显示了一个爱因斯坦环，这是由一种叫做透镜效应的现象引起的，当两个星系从地球上的角度看几乎完全对齐时就会发生这种现象。来自前景星系的引力使来自背景星系的光被扭曲和放大，就像透过酒杯的杯柄看一样。由于它们被放大了，透镜效应使天文学家能够比其他方法更详细地研究非常遥远的星系。图片来源:S. Doyle / J. Spilker

　　在这项新研究中，JWST得到了研究人员所谓的“大自然放大镜”的推动——一种被称为引力透镜的现象。维埃拉说:“从地球的角度来看，当两个星系几乎完全对齐时，这种放大就会发生，来自背景星系的光被前景星系扭曲和放大成环状，称为爱因斯坦环。”

　　研究小组将JWST的焦点集中在SPT0418-47上，这是一个使用美国国家科学基金会南极望远镜发现的物体，之前被确定为一个被尘埃掩盖的星系，通过引力透镜放大了大约30到35倍。研究人员说，SPT0418-47距离地球120亿光年，对应于宇宙年龄不到15亿年的时间，约为目前年龄的10%。

　　“在获得引力透镜和JWST的联合力量之前，我们既不能通过所有的尘埃看到也不能在空间上分辨出实际的背景星系，”维埃拉说。

　　本科生Lily Kettler(左)、华金·维埃拉教授和研究生Kedar Phadke是一个国际团队的成员，他们在距离地球120亿光年的星系中发现了复杂的有机分子——这是目前已知存在这些分子的最遥远的星系。来源:弗雷德·兹威基

　　来自JWST的光谱数据表明，SPT0418-47中被遮蔽的星际气体富含重元素，这表明几代恒星已经存在和死亡。研究人员检测到的这种特殊化合物是一种叫做多环芳烃(PAH)的分子。在地球上，这些分子可以在内燃机或森林火灾产生的废气中找到。研究人员说，这些有机分子由碳链组成，被认为是最早生命形式的基本组成部分。

　　“这项研究现在告诉我们的——我们仍在学习——是我们可以看到这些小尘埃颗粒所在的所有区域——在JWST之前我们从未看到过的区域，”Phadke说。“新的光谱数据让我们观察到星系的原子和分子组成，为星系的形成、它们的生命周期以及它们如何演化提供了非常重要的见解。”

　　“我们没有预料到这一点，”维埃拉说。“在如此遥远的距离检测这些复杂的有机分子，对未来的观察来说是一个改变游戏规则的过程。这项工作只是第一步，我们现在正在学习如何使用它，学习它的功能。我们非常期待看到结果。”

　　维埃拉说:“我在写论文时发现的星系有一天会被JWST观测到，这真是太酷了。”“我感谢美国纳税人、美国国家科学基金会和美国国家航空航天局为SPT和JWST提供资金和支持。如果没有这些仪器，就不可能有这一发现。”

　　有关这一发现的更多信息，请参见詹姆斯·韦伯望远镜发现遥远星系中的有机分子。

　　参考:作者:Justin S. Spilker、Kedar a . Phadke、Manuel Aravena、Melanie Archipley、Matthew B. Bayliss、Jack E. Birkin、Matthieu b

　　thermin、James Burgoyne、Jared Cathey、Scott C. Chapman、hamatkon Dahle、Anthony H. Gonzalez、Gayathri Gururajan、Christopher C. Hayward、Yashar D. Hezaveh、Ryley Hill、Taylor a . Hutchison、Keunho J. Kim、Seonwoo Kim、David Law、Ronan Legin、Matthew a . Malkan、Daniel P. Marrone、Eric J. Murphy、Desika Narayanan, Alex Navarre, Grace M. Olivier, Jeffrey A. Rich, Jane R. Rigby, Cassie Reuter, James E. Rhoads, Keren Sharon, J. D. T. Smith, Manuel Solimano, Nikolaus Sulzenauer, Joaquin D. Vieira, David Vizgan, Axel Wei?和Katherine E. Whitaker, 2023年6月5日，《自然》DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 05998 - 6

　　维埃拉也是天体物理调查中心的主任，该中心由伊利诺斯州的国家超级计算应用中心资助。Phadke是CAPS的研究生。

　　太空望远镜科学研究所根据NASA合同NAS 5-03127，在天文学研究大学协会的管理下运营JWST。