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韋伯太空望遠鏡發現神秘的大質量遠古星系

2024年02月18日 13:20

我們對星系如何形成以及的性質的認識可能會被徹底顛覆，因為在新的觀測結果中，我們發現了110多億年前的一個比銀河系還大的群，而這個恆星群本不應該存在。《自然》（Nature）雜誌發表的一篇論文詳細介紹了利用詹姆斯-韋伯（JWST）的新數據得出的發現。

JWST-7329：一個罕見的大質量星系，形成於早期。這張詹姆斯-韋伯NIRCAM圖像顯示了一個紅色圓盤星系，但僅憑圖像很難將它與其他天體區分開來。利用 JWST對其光線進行的光譜分析揭示了它的反常性質–它形成於大約130億年前，儘管它所包含的恆星質量是我們今天銀河系的4倍。圖片來源：詹姆斯-韋伯太空望遠鏡

結果發現，在110多億年的宇宙早期就已經出現了大質量星系（宇宙紅移為3.2），而其形成時間更是要再早15億年（紅移約為11）以上，這一觀測結果顛覆了目前的建模，因為暗物質還沒有積累到足夠的濃度來為恆星的形成提供種子。

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斯威本科技大學特聘教授卡爾-格萊茲布魯克（Karl Glazebrook）領導了這項研究，並帶領國際團隊利用 JWST對這個大質量靜止星系進行了光譜觀測。

“我們追逐這個特殊的星系已經七年了，我們用地球上最大的兩台望遠鏡觀察了它好幾個小時，想知道它的年齡有多大。但它太紅、太暗，我們無法測量。最後，我們不得不離開地球，用JWST來確認它的性質。”

國家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡是哈勃太空望遠鏡的後繼者，也是有史以來送入太空的最強大的紅外科學觀測站。在距離地球近一百萬英里的軌道上，韋伯研究宇宙中一些最遙遠的天體。資料來源：美國國家航空航天局

星系的形成是現代天體的一個基本範式，它預示著觀察到大質量星系的數量會在宇宙早期急劇下降。現在，早在宇宙大爆炸后的10到20億年，就已經觀測到了質量極大的靜態星系，這對以前的理論模型提出了挑戰。

格拉茲布魯克特聘教授與世界各地的頂尖研究人員合作，其中包括 Themiya Nanayakkara博士、Lalitwadee Kawinwanichakij博士、Colin Jacobs博士、Harry Chittenden博士、Glenn G Kacprzak以及斯威本天體物理學和超級計算中心的 Ivo Labbe副教授。

“這在很大程度上是一個團隊的努力，從我們在2010年開始的紅外巡天，導致我們確定這個星系是不尋常的，到我們在凱克和甚大望遠鏡上花了很多時間嘗試，但都未能確認它，直到最後一年，我們花了巨大的精力來弄清楚如何處理JWST的數據並分析這個光譜。”

Themiya Nanayakkara博士領導了對JWST數據的光譜分析，他說：”我們現在超越了過去的可能，確認了宇宙深處存在的最古老的大質量靜態怪獸。這突破了我們目前對星系如何形成和演化的理解界限。現在的關鍵問題是，它們如何在宇宙早期如此快速地形成，以及是什麼神秘機制導致它們在宇宙其他部分形成恆星時突然停止形成恆星？”

國際射電天文研究中心（ICRAR）西大學節點的克勞迪婭-拉戈斯（Claudia Lagos）副教授在為這項研究建立暗物質濃度演變理論模型方面發揮了關鍵作用。

她說：”星系的形成在很大程度上取決於暗物質的聚集方式。在宇宙中如此之早出現這些質量極大的星系，對我們的宇宙學標準模型提出了重大挑戰。這是因為我們認為，承載這些大質量星系的大質量暗物質結構還沒有來得及形成。我們需要進行更多的觀測，以了解這些星系可能有多常見，並幫助我們了解這些星系的真正質量有多大”。

格拉茲布魯克特聘教授希望這能為我們了解暗物質物理學打開一個新的局面。

“JWST已經發現越來越多的證據，證明大質量星系形成的時間較早。這一結果創下了這一現象的新紀錄。雖然它非常引人注目，但這隻是一個天體。但我們希望能找到更多，如果真的找到了，這將真正顛覆我們對星系形成的看法。”編譯來源：ScitechDaily

來源：cnBeta