NASA望远镜在早期宇宙中发现异常成熟的星系团

莫心海

【正见新闻网2026年02月04日】

据NASA科学网2026年1月28日报导,天文学家利用NASA钱德拉X射线天文台和韦伯望远镜发现一个遥远的原星系团,它在大爆炸后仅约十亿年就开始形成,比之前认为的早了十亿到二十亿年。这将促使天文学家重新思考宇宙中最大结构的形成时间和方式。相关研究成果发表在2026年1月27日的《自然》杂志上。

星系团是宇宙中最大的结构之一,包含成百上千个独立的星系。过去天文学家认为星系团形成应该在大爆炸之后的二三十亿年。这个被命名为JADES-ID1的天体,其质量约为太阳的20万亿倍。天文学家将JADES-ID1归类为“原星系团”,因为它目前正处于早期剧烈的形成阶段,未来将演变成一个星系团。然而,JADES-ID1的距离远比天文学家预期的同类系统要远得多——对应于宇宙中更早的时期——这为它如何如此迅速地形成提出了一个新的谜团。

JADES-ID1。 X射线: NASA/CXC/CFA/A.Bogdan。红外:NASA/ESA/CSA/STSci。图像处理:NASA/CXC/SAO

“这可能是迄今为止观测到的最遥远的已确认原星系团,”领导这项研究的哈佛-史密森天体物理中心(CfA)的阿科斯·博格丹(Akos Bogdan)说。“JADES-ID1为我们提供了新的证据,表明宇宙曾快速成长。”

钱德拉和韦伯望远镜的数据表明,JADES-ID1具备两个证实原星系团存在的特征:大量星系聚集在一起(韦伯望远镜观测到至少66个潜在成员星系),并且它们还位于一个巨大的高温气体云中(钱德拉望远镜探测到)。当星系团形成时,气体向内坠落,并被冲击波加热,温度可达数百万度,并发出X射线。

JADES-ID1 的独特之处在于它出现在宇宙历史的极早期。大多数宇宙模型预测,在大爆炸后仅十亿年,可能没有足够的时间和足够高的星系密度来形成如此规模的原星系团。此前观测到的具有 X 射线辐射的原星系团出现的时间要晚得多,大约在大爆炸后三十亿年。

“我们原本以为会在大爆炸后二三十亿年发现这样的原星系团,而不是仅仅十亿年,”论文合著者、英国曼彻斯特大学的李琼(Qiong Li,音译)说。“此前,天文学家在大爆炸后不久就发现了尺寸惊人的星系和黑洞,而现在我们发现星系团也能迅速增长。”

经过数十亿年的时间,JADES-ID1 应该会从一个原星系团演变成一个像离我们地球近得多的星系团那样的巨大星系团。

为了找到JADES-ID1,天文学家结合了钱德拉X射线天文台和韦伯太空望远镜的深度观测数据。JADES观测区域与钱德拉南深场重叠,后者是迄今为止最深的X射线观测区域。因此,JADES是整个天空中极少数能够发现此类天体的区域之一。在之前的研究中,由李和康塞利斯领导的研究团队在JADES观测区域发现了其他五个原星系团候选体,但只有JADES-ID1中的星系嵌入在热气体中。只有JADES-ID1的质量足以产生来自热气体的X射线信号。

“像这样的发现,往往需要像钱德拉和韦伯这样两台强大的望远镜,在各自观测能力的极限范围内,共同观测同一片天空区域。”论文合著者、同样来自曼彻斯特大学的克里斯托弗·康塞利斯(Christopher Conselice)说道,“我们现在面临的挑战是,如何理解这个原星系团是如何如此迅速地形成的。”

资料来源:

https://www.nasa.gov/missions/chandra/nasa-telescopes-spot-surprisingly-mature-cluster-in-early-universe/

 

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