2022年7月11日，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)拍摄的第一张图像向公众发布。它被称为韦伯第一深场，以名为SMACS0723的星系团为中心，包含不少于7,000个星系。

该图像已被证明是研究星系演化的重要目标，因为它包含大量非常遥远的星系，这些星系揭示了早期宇宙中星系是如何形成和演化的。

然而到目前为止，该领域还缺乏对星系的准确和全面的距离测量。

由哈利法克斯圣玛丽大学博士后研究员GaëlNoirot博士领导的加拿大和国际天文学家团队现已仔细检查和分析了韦伯的第一个深场。他们的研究发表在《皇家天文学会月刊》上。

作为加拿大NIRISS无偏聚类调查(CANUCS)的成员，科学家们使用JWST上的加拿大NIRISS(近红外成像仪和无缝光谱仪)仪器收集图像中星系目标的光谱。这些光谱是一种通过分解物体的光而创建的科学数据，以揭示物体的年龄或距离等附加信息。

绘制“红移”图表

使用JWST的加拿大制造的NIRISS仪器，该团队测量了近200个星系的“红移”(非常遥远的星系的光谱向更长波长的变化)，这些星系与地球的距离以前未知。该研究的主要作者诺瓦罗特说：“NIRISS非常适合这样做，因为它可以同时测量数百个星系的红移。”

“红移”是基于星系光谱中独特的化学特征对星系距离的精确测量。由于宇宙正在膨胀，从遥远物体(例如星系)发出的光正在被拉伸，并且它们的光谱特征在比最初发出的波长更长(即更红)的波长下可见。这种红移是物体观察到的颜色和发射的颜色之间的差异，揭示了它与地球的距离。

该图显示了宇宙学红移的原理。如图所示，来自遥远星系的光在穿过我们不断膨胀的宇宙时被拉伸成更长的波长。当用JWST这样的望远镜观察时，这使得这些星系的光看起来比原来发出的光更红，因为更长的波长对应于更红的颜色。图片来源：CSA/STScI：https://www.asc-csa.gc.ca/eng/multimedia/search/image/15614

“我们对SMACS0723的工作，韦伯的第一张深场和JWST发布的第一张科学图像，已经产生了同类中最大的JWST光谱目录，并具有可靠的红移测量，”合著者、加拿大研究主席、教授MarcinSawicki说。圣玛丽。“我们最近发表的研究将成为天文学界的宝贵资源，并开辟新的研究途径，”诺瓦罗补充道。

从这个红移目录中，研究人员在SMACS0723星团中发现了许多新星系，这些星系的光花了超过40亿年才到达我们这里。星团是由引力聚集在一起的巨大星系团，可以包含多达数千个星系。

这项新研究让我们更好地了解星系在宇宙中一些最极端的环境中如何演化，并让我们了解暗物质的分布和结构的演化。

国家研究中心表示：“作为加拿大主导项目的成员，我们感到更加兴奋的是，与之前对SMACS0723的研究相比，这一重大改进是由JWST上加拿大制造仪器NIRISS的光谱能力实现的。”市议会的ChrisWillott，领导CANUCS团队。

“充分发挥它的潜力”

“这项加拿大制造的技术让我们能够充分利用JWST的潜力，”蒙特利尔大学教授RenéDoyon补充道，他是Trottier系外行星研究所所长，也是NIRISS仪器的首席研究员。NIRISS由霍尼韦尔航空航天公司在安大略省渥太华和剑桥的工厂进行设计、制造和测试。UdeM还贡献了关键的光学元件。

在他们收集的大量星系红移中，研究人员在比SMACS0723更远的距离上发现了另外三个星系的密度过高，这是该领域以前从未见过的。这些星系密度过高可能是新发现的星系团，位于8到100亿光年之外。

捕捉这些星系在不同宇宙时间的超密度就像观看这些星团从它们在年轻宇宙中的婴儿期到今天的成长过程的延时电影一样。

科学家们表示，这些星团是未来研究的理想目标，可以更好地了解星系及其所在的星团是如何从宇宙早期的状态演化成今天的样子，包括我们自己的星系——银河系。

CANUCS团队已经在这些星团之一中做出了惊人的发现：壮丽的火花星系。它于2022年9月被发现，是一个高度放大的星系，距我们约90亿光年，充满了大爆炸后形成的最古老的星团。

该团队的新NIRISS红移表现在揭示的是，火花者并不是一个孤立的星系，而是位于新发现的星系密度过高的区域之一。

早期研究的合著者萨维奇说：“火花者并不是单独存在，而是星系家族的一员，这一事实对于大爆炸后第一个星团的形成具有重要意义。”

CANUCS天文学家将能够在韦伯科学操作的第二年(目前正在进行中)期间改进他们的星系红移目录，因为他们已获得时间使用NIRISS仪器更详细地重新观察韦伯的第一个深场。

“天文学界清楚地认识到我们第一个NIRISS红移目录的价值，并希望我们制作另一个甚至更好的版本，”该观测项目的首席研究员Noirot说。

几个独立的科学家团队已经使用该目录和新研究的结果来继续他们在韦伯第一深场的工作，并且CANUCS进展的其他研究预计将涉及星系的形成、暗物质的分布和宇宙的演化。