NGC 7496位于Grus星座，距离地球超过2400万光年，是PHANGS研究的19个宇宙岛之一。在这张由JWST中红外仪器 MIRI拍摄的图像中，它的旋臂充满了相互重叠的海绵状气泡和外壳。这些细丝和空腔是年轻太阳释放能量的证据，在某些情况下，还会吹出它们周围星际介质的气体和尘埃。在NGC 7496的中心是一个活跃的宇宙岛核——另一种说法是指一个活跃的超大质量黑洞。Credit: 美国宇航局, ESA, CSA, Joseph DePasquale/STScI

神奇的地球uux.cn据美国物理学家组织网 by Michelle Franklin, University of California - San Diego：人们普遍认为，除了像行星、太阳和小行星这样的大型天体之外，外层空间是空的。事实上，宇宙岛中充满了一种名为星际介质 ISM的物质，即弥漫在这些大型物体之间的气体和尘埃。主要的是，在适当的条件下，新的太阳就是从ISM中形成的。

现在，来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员与一个全球项目团队合作，在天体物理学杂志快报特刊上发表了他们的发现，专门介绍他们通过JWST第一周期财政计划使用高级望远镜图像的工作。

“利用JWST，你可以以非常高的分辨率制作附近宇宙岛的令人难以置信的地图，提供星际介质的惊人详情图像，”该项目的联合首席研究员、物理学副教授卡琳·桑德斯特罗姆说。

虽然JWST可以观察到非常遥远的宇宙岛，但桑德斯特罗姆的小组研究的宇宙岛距离我们相对较近，大约在3000万光年之外，其中包括一个被称为幻影宇宙岛的宇宙岛。也被称为M74或NGC 628，天文学家至少从18世纪就知道这个幻影宇宙岛的存在。

Sandstrom与博士后学者Jessica Sutter和前博士后学者Jeremy Chastenet 现就职于根特大学一起专注于ISM中一种称为多环芳烃 PAHs的特定成分。多环芳烃是微小的灰尘颗粒，只有一个分子大小，正是它们的微小尺寸使得它们对研究人员如此有价值。

当多环芳烃吸收来自太阳的光子时，它们会振动并产生可以在中红外电磁光谱中检测到的发射特征——这通常不会发生在ISM中较大的尘埃颗粒上。多环芳烃的振动特性允许研究人员观察许多主要的特征，包括大小、电离和结构。

斯皮策宇宙望远镜 左和JWST 右拍摄的NGC 628 幻影宇宙岛图像的对照显示，图像的清晰度和详情都有显著提高。Credit: SST cr: 美国宇航局/JPL-CalTech; JWST cr: 美国宇航局, ESA, CSA, STScI

这是桑德斯特罗姆从研究生院开始就感兴趣的事情。“斯皮策宇宙望远镜观察的是中红外，这也是我在博士论文中用到的。自从斯皮策退休后，我们没有太多机会接触中红外光谱，但JWST是不可思议的，”她说。“斯皮策有一面0.8米的镜子；JWST的镜子是6.5米。这是一个很大的望远镜，它有令人惊叹的仪器。我等这一刻已经等了很久了。”

尽管按质量计算，多环芳烃在整个ISM中并不占巨大比例，但它们很主要，因为它们很容易电离——这一过程可以产生光电子，加热ISM中的其余气体。更好地理解多环芳烃将导致更好地理解ISM的物理学和它是怎么运作的。天体物理学家希望JWST能提供一个多环芳烃怎么形成、怎么变化以及怎么被破坏的观点。

因为多环芳烃均匀地分布在整个ISM中，所以研究人员不仅可以看到多环芳烃本身，还可以看到它们周围的一切。以前的地图，比如斯皮策拍摄的，包含的详情要少得多——它们本质上看起来像银河斑点。凭借JWST提供的清晰度，天体物理学家现在可以看到新形成的太阳吹出的气体细丝甚至“气泡”，这些太阳的强烈辐射场和由此产生的超新星蒸发了它们周围的气体云。

为了获得JWST的观察时间，第一周期财政部项目团队必须设计包括曝光时间和过滤器等详情的观察。一旦他们的提交被接受，负责JWST科学和飞行任务运作的空间望远镜科学研究所就捕获和处理数据。这个程序总共包括19个宇宙岛的数据。

Cycle 1 Treasury计划是一个更大的项目PHANGS 附近宇宙岛的高角度分辨率物理学的一部分。PHANGS利用来自智利阿塔卡马大型毫米阵列 ALMA和甚大望远镜的多波长图像研究太阳形成和ISM。然而，由于太阳形成所在的致密云层包含大量尘埃，光学光线很难穿透看到内部发生的事情。使用中红外光谱允许研究人员使用相同的尘埃及其璀璨的发射来获得高分辨率的详细图像。

“我最兴奋的事情之一是，现在我们有了ISM的高分辨率示踪剂，我们可以绘制各种各样的东西，包括扩散气体的结构，这种气体必须变得更加致密和分子化，才干形成太阳，”桑德斯特罗姆说。“我们还可以绘制新形成的太阳周围的气体，那里有许多‘反馈’，例如来自超新星爆炸的反馈。我们真的可以看到ISM的整个周期的很多详情。这是宇宙岛怎么形成太阳的核心。”