通过一项利用来自地面和天空望远镜的数据的研究，一个困扰天文学家在红外线下工作的问题已经得到解决。该研究结果于4月20日发表在《自然-天文学》上，可以帮助利用詹姆斯-韦伯太空望远镜等仪器对宇宙的构成进行更精确的观测。
用红外和光学望远镜对矮星系Markarian 71进行观测，解决了红外天文学中的一个问题，可以更好地测量星系和星际尘埃云的组成。来自哈勃太空望远镜的Markarian 71的综合图像。资料来源：哈勃太空望远镜/NASA
加州大学戴维斯分校物理和天文学系塔克-琼斯教授的博士后研究员陈宇光说："我们正试图测量星系内部的气体组成。"
除了氢、氦和锂之外的大多数元素都是在恒星内部形成的。因此，天文学家可以通过研究较重元素的组成和分布，特别是氧与氢的比例，来了解一个遥远的天体中正在形成多少和哪些种类的恒星。
天文学家使用两种方法来测量星系中的氧气，但不幸的是，它们给出了不同的结果。陈说，一种常见的方法，即碰撞激发线，给出一个强烈的信号，但结果被认为对温度变化很敏感。第二种方法使用一组不同的线，称为重组线，它更暗，但不被认为会受到温度的影响。
重组线方法持续产生的测量结果是碰撞激发线的两倍。陈说，科学家们将这种差异归因于气体云中的温度波动，但这并没有被直接证明。
Chen、Jones及其同事使用光学和红外天文学来测量距地球约1100万光年的矮星系Markarian 71的氧气丰度。他们使用了最近退役的SOFIA飞行望远镜和退役的赫歇尔空间天文台的存档数据，以及用夏威夷茂纳克亚的W.M. Keck天文台的望远镜进行观测。
SOFIA（平流层红外天文观测站）是一个安装在波音747飞机上的望远镜（已退役）。通过在38000到45000英尺的高空飞行，飞机可以飞到地球大气层中99%的水蒸气之上，这些水蒸气有效地阻止了来自深空的红外光到达地面。作为美国宇航局和德国航天局的一个联合项目，SOFIA在2022年9月进行了最后一次运作飞行，现在正前往图森的博物馆展出。
以天文学家威廉-赫歇尔和卡罗琳-赫歇尔命名的赫歇尔空间天文台，是由欧洲航天局运营的红外空间望远镜。它从2009年到2013年一直在活动。
利用来自这些仪器的数据，Chen和Jones检查了Markarian 71中的氧气丰度，同时对温度波动进行了修正。他们发现，即使消除了温度的影响，来自碰撞激发红外线的结果仍然比重组线方法的结果少50%。
陈说："这个结果对我们来说是非常令人惊讶的，对这种差异的解释还没有达成共识。"该团队计划研究更多的天体，以弄清星系的哪些属性与这种变化相关。
2022年发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜的目标之一是对宇宙最初十亿年中遥远星系的构成进行红外观测。新的结果为利用JWST和智利的阿塔卡马大型毫米阵列进行这些测量提供了一个框架。