韦伯望远镜在早期宇宙中发现大量的成熟星系

莫心海


【正见网2023年02月18日】

太空网2023年1月12日报导,詹姆斯韦伯(James Webb)望远镜观察到数十个可能是宇宙中已知最早的星系之一,但是这些星系却和成熟的星系没有太大的差别。这一发现将使天文学家从新审视有关星系形成的理论。

新发现的几个代表星系, 1 Gyr = 10 亿年

天文学家利用借助天文望远镜的早期观测,寻找“红移非常高”的星系,这表明这些星系在宇宙中形成的时间较早。他们检测到 87 个可能是宇宙中最早出现的星系,形成时间大约在大爆炸后 2 亿至 4 亿年。

“在宇宙早期发现如此大量的星系表明我们可能需要修正我们之前对星系形成的理解,”密苏里大学天文学家、该研究的主要作者阎浩景(音译, Haojing Yan)说,“我们的发现提供了一个证据,表明宇宙中可能比之前认为的要更早地形成了许多星系。”

以前的研究,例如使用哈勃太空望远镜所做的研究,认为在一个更年轻的宇宙中,今天稳定的螺旋星系应该让位于形状更混乱的星系,因为早期星系应该正经历星系的剧烈合并。但是,那些以前的研究也很难对最远的那些星系进行分类,因为哈勃望远镜看到的波长太短,分辨率也不够好,那些遥远的星系看起来比较模糊。

自“大爆炸”以来,宇宙一直在不停地膨胀,这意味着银河系之外的星系正在远离我们。所以遥远宇宙发出的光达到地球会发生红移,星系离我们越远, 红移越多。而韦伯望远镜能够探测到的波长更长,它就能看到更遥远的过去。韦伯望远镜的灵敏度更高,所拍摄到的图像也比哈勃望远镜的更清晰。高红移(>11)的目标只能通过红外线探测到,这就是为什么韦伯在观察这些星系中发挥了关键作用。相比之下,哈勃太空望远镜只能看到紫外线到近红外光,所以天文学家之前认为红移 11 以外的星系很少。

天文学家发现,这些遥远星系尽管它们很年轻,但星系的形状与离我们较近的星系相似。盘状星系的百分比在早期宇宙中仅略有下降,而具有中心凸起的星系和形状不规则的星系的比例在整个宇宙学时间内大致保持不变。

由于螺旋状星系被认为只在宁静的环境中形成,在这种环境下,恒星可以安顿在一条旋转的长裙里,而不是被抛来抛去,因此它们大量存在于只有当前年龄百分之几的宇宙中,这有点像在期待看到蹒跚学步的孩子时却看到青少年。 “我们对看到盘状星系并不感到惊讶”,另一个研究组的合作者之一杰汉.卡尔塔尔特佩(Jeyhan Kartaltepe)澄清道, “令人吃惊的是看到这么多的螺旋状星系。......我们真的还没有看到星系形成的最早阶段。”

“我相信这一发现只是冰山一角,因为我们使用的数据只集中在宇宙的一个非常小的区域,”阎浩景在声明中说。 “在此之后,我预计其他天文学家团队会在浩瀚太空的其他地方发现类似的结果,因为韦伯继续为我们提供宇宙最深处的新视角。”

参考资料:
1.    The 1st galaxies may have formed much earlier than we thought | Space
2.    The James Webb Space Telescope Is Finding Too Many Early Galaxies - Sky & Telescope - Sky & Telescope (skyandtelescope.org)
 

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