要了解星系，必须先了解恒星是如何形成的。来自世界各地的100多名研究人员合作，将世界上最强大的射电、可见光和紫外线望远镜对附近螺旋星系的观测结果汇集在一起，并将很快增加美国宇航局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜的一整套高分辨率红外图像。
有了这个突破性的数据集，天文学家将能够研究恒星在黑暗、多尘的气体云中开始形成时的情况，解开这些年轻恒星吹走气体和尘埃时的问题，并识别出更成熟的恒星，它们正在扑灭气体和尘埃层--所有这些都是第一次在一组不同的螺旋星系中出现。
螺旋形是宇宙中最迷人的一些形状。宇宙范围内的螺旋形--如在星系中看到的那样--更加引人注目，不仅因为它们的美丽，而且还因为它们包含的大量信息。恒星和星团是如何形成的？在运行的第一年内，詹姆斯·韦伯太空望远镜将通过19个星系的高分辨率红外光图像，帮助研究人员完成一幅更详细的恒星生命周期的草图。
该望远镜还将提供一些直到现在还缺少的关键 “拼图”。位于亚利桑那州图森市的国家科学基金会NOIR实验室的双子座天文台首席科学家Janice Lee说：“JWST触及了恒星生命周期的许多不同阶段--所有这些都具有极大的分辨率。韦伯将揭示恒星形成的最早期阶段，就在气体坍缩形成恒星并加热周围尘埃的时候。”
与Lee一起工作的还有来自约翰斯·霍普金斯大学的David Thilker、德国海德堡大学的Kathryn Kreckel，以及被称为PHANGS（邻近星系高角度分辨率物理学）的多波长调查项目的另外40名成员。他们的任务是什么？不仅要用韦伯的高分辨率红外图像揭开恒星形成的神秘面纱，而且要与整个天文界分享数据集，以加速发现。
星体形成的节律
PHANGS的新颖之处在于，它汇集了100多位国际专家，从头到尾研究恒星的形成。他们的目标是那些从地球上可以正面看到的星系，这些星系平均在5000万光年之外。这项大型合作始于智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的90个星系的微波光图像。天文学家利用这些数据来制作分子气体图，以研究恒星形成的原材料。一旦同样位于智利的甚大望远镜的多单元光谱探测器（MUSE）仪器上线，他们就获得了被称为光谱的数据，以研究19个星系的恒星形成的后期阶段，特别是在星团清除了附近的气体和灰尘之后。哈勃太空望远镜对38个星系进行了可见光和紫外光观测，以增加单个恒星和星团的高分辨率图像。
韦伯将填补缺失的元素，这些元素主要是在星系中被尘埃掩盖的区域--这些区域的恒星正积极地开始形成。Thilker说：“我们将清楚地看到这些密集分子云中心的星团，而之前我们只有间接证据。韦伯为我们提供了一种方法来观察这些‘恒星工厂’的内部，以看到新形成的星团，并在它们演化之前测量它们的特性。”
新的数据还将帮助研究小组确定不同星系样本中恒星群体的年龄，这将帮助研究人员建立更准确的统计模型。“我们总是把小尺度的背景放到星系的大画面中，” Kreckel解释说。“通过韦伯，我们将追踪每个星系的恒星和星团的演化顺序。”
他们正在寻求的另一个重要答案涉及恒星周围的尘埃，在星际介质内。韦伯将帮助他们确定哪些区域的气体和尘埃与特定的恒星形成区域有关，哪些是自由漂浮的星际物质。“这在以前是做不到的，在最近的星系之外。它将是变革性的，”Thilker补充说。
该团队还在努力了解恒星形成周期的时间。 Lee说：“时间尺度在天文学和物理学中是至关重要的。恒星形成的每个阶段会持续多长时间？这些时间线在不同的星系环境中可能会有什么变化？我们想测量这些恒星何时从它们的气体云中解脱出来，以了解恒星形成是如何被打乱的。”
这些韦伯观测将作为美国财政部计划的一部分，这意味着它们不仅可以立即向公众提供，而且还将具有广泛和持久的科学价值。该团队将努力创建和发布数据集，使韦伯的数据与来自ALMA、MUSE和哈勃的每一个补充数据集保持一致，使未来的研究人员能够轻松地筛选每个星系及其恒星群，切换各种波长--并放大到图像的各个像素。它们将为恒星形成周期的不同阶段提供清单，包括恒星形成区域、年轻恒星、星团和当地的尘埃特性。
这项研究将作为韦伯的通用观察员（GO）计划的一部分进行，这些观察员是通过双匿名审查系统竞争性选择的，与哈勃太空望远镜的时间分配系统相同。