星系在引力的作用下結合在一起，由恆星和行星以及大量的塵埃和氣體雲以及暗物質組成。矮星係是宇宙中數量最多的星系，顧名思義就是體積小、光度低的星系。它們只有不到1 億顆恆星，而銀河係就有近2,000 億顆恆星。由亞利桑那州立大學助理研究科學家蒂姆-卡爾頓（Tim Carleton ）領導的一個天文學家小組發現了一個出現在詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST）成像中的矮星系，它並不是主要觀測目標。

PEARLSDG 是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）發現的一個孤立的矮星系，它沒有形成新的恆星，從而違背了標準的星系演化理論，這表明我們需要修正對星系的認識。

最近對矮星系的觀測發現，在以前的大型光譜巡天觀測範圍之外存在大量的”超漫反射星系”，這表明我們對矮星系群的了解可能並不全面。

在最新發表的一項研究中，卡爾頓和研究小組最初研究的是一個星系團，這是JWST”用於再電離和透鏡科學的銀河系外區域”（PEARLS）計畫的一部分。

這個名叫PEARLSDG 的矮星系碰巧出現在研究小組對JWST 的一些成像中。它根本不是目標–只是與主觀測區域有點偏離，在他們不期望看到任何東西的空間區域。

他們的研究結果發表在《天文物理學期刊通訊》。

銀河系研究的突破

PEARLSDG並不具備人們期望看到的矮星系的常見特徵。它沒有與附近的星系發生相互作用，但也沒有形成新的恆星。事實證明，它是一個有趣的孤立靜止星系。

卡爾頓說：『這類孤立的靜止矮星係以前從未見過，除了相對少數的情況。根據我們目前對星系演化的理解，我們並不期望它們的存在，因此我們看到這個天體的事實有助於我們改進星系形成的理論，一般來說，單獨存在的矮星系會繼續形成新的恆星”。

到目前為止，天文學家對星系演化的理解是，一個孤立的星系會繼續形成年輕的恆星，否則就會與一個質量更大的伴星系產生相互作用。這個理論並不適用於PEARLSDG，它呈現出一個老恆星群，既不形成新恆星，也不自我封閉。

更令人驚訝的是，在研究小組拍攝的JWST 影像中可以觀測到單顆恆星。這些恆星在JWST 的波長下更加明亮；這是我們能以如此詳細的程度看到這些恆星的最遠星系之一。這些恆星的亮度讓天文學家能夠測量它的距離–9​​800 萬光年。

創新天文技術

卡爾頓是美國亞利桑那州立大學地球與太空探索學院貝爾斯宇宙基礎中心的助理研究科學家，他和研究團隊在這項研究中使用了大量數據。

其中包括來自JWST 的近紅外線攝影機（NIRCam）的成像數據；來自亞利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄爾發現望遠鏡上的DeVeny 光學攝譜儀的光譜數據；來自NASA的Galex 和Spitzer 太空望遠鏡的檔案成像；以及來自斯隆數位巡天和暗能量相機遺留巡天的地面成像。

JWST 的NIRCam 具有極高的角度解析度和靈敏度，使研究小組能夠識別這個遙遠星系中的單一恆星。就像顯微鏡下聚焦的單一細胞一樣，這些觀測結果讓PEARLSDG 的各個組成部分變得清晰可見。

重要的是，識別成像中的特定恆星為確定其距離提供了關鍵線索–這些恆星具有特定的內在亮度，因此透過用JWST 測量它們的視亮度，研究小組能夠確定它們的距離有多遠。事實證明，這些恆星是目前觀測到的同類恆星中最遙遠的幾顆。

透過紫外線、光學和紅外線波長觀測到的所有檔案成像資料被匯集在一起，用於研究PEARLSDG 的顏色。新形成的恆星有特定的顏色特徵，因此沒有這種特徵就表明PEARLSDG 沒有形成新的恆星。

洛威爾發現望遠鏡的DeVeney 攝譜儀將天文物體的光線分散成不同的組成部分，使天文學家能夠詳細研究其特性。例如，透過光譜資料中的特徵觀測到的特定波長偏移編碼了有關PEARLSDG 運動的信息，其使用的”多普勒效應”與雷達槍用來測量亞利桑那州道路上駕駛員速度的原理相同。

這是證明PEARLSDG 與其他星系沒有關聯，是真正孤立星系的關鍵。

此外，光譜中的特定特徵對年輕恆星的存在很敏感，因此這些特徵的缺失進一步證實了成像資料中沒有年輕恆星的測量結果。

卡爾頓說：”這絕對違背了人們對這樣一個矮星系的期望。”

這項發現改變了天文學家對星系如何形成和演化的認識。它表明，許多孤立的靜態星係正等待著被識別，而JWST 擁有這樣的工具。

編譯自: ScitechDaily