宾夕法尼亚大学公园市——在早期宇宙中发现的六个大质量星系正在颠覆科学家此前对宇宙中星系起源的理解。
“这些物体比任何人预期的都要大得多，”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授 Joel Leja 说，他对这些星系的光进行了建模。“我们预计在这个时间点只会发现微小的、年轻的、婴儿星系，但我们在以前被认为是宇宙的黎明时期发现了和我们自己一样成熟的星系。”
使用宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜发布的第一个数据集，国际科学家团队发现了与银河系一样成熟的天体，当时宇宙的年龄仅为其当前年龄的 3%，即大爆炸后约 500-7 亿年。该望远镜配备了红外线传感仪器，能够探测到最古老的恒星和星系发出的光。Leja 解释说，从本质上讲，这台望远镜可以让科学家们看到大约 135 亿年前的时间，也就是我们所知的宇宙开端附近。
“到目前为止，这是我们第一次回顾过去，所以对我们所看到的情况保持开放的心态很重要，”Leja 说。“虽然数据表明它们很可能是星系，但我认为这些物体中的一些很有可能是被遮蔽的超大质量黑洞。无论如何，我们发现的质量意味着我们宇宙这个时期已知的恒星质量比我们之前认为的大 100 倍。即使我们将样本减半，这仍然是一个惊人的变化。”
在今天(2 月 22 日)发表在 《自然》杂志上的一篇论文中，研究人员展示了这六个星系比任何人预期的都要大得多的证据，并质疑科学家之前对宇宙初期星系形成的理解。
“大质量星系的形成在宇宙历史的极早时期就开始了，这一发现颠覆了我们许多人曾认为的固定科学，”Leja 说。“我们一直非正式地将这些物体称为‘宇宙破坏者’——到目前为止，它们一直名副其实。”
Leja 解释说，该团队发现的星系非常巨大，以至于它们与 99% 的宇宙学模型都处于紧张状态。考虑到如此大的质量，要么需要改变宇宙学模型，要么需要修正对早期宇宙中星系形成的科学理解——星系最初是由恒星和尘埃组成的小云团，随着时间的推移逐渐变大。他补充说，这两种情况都需要我们对宇宙如何形成的理解发生根本性转变。
“我们第一次研究了非常早期的宇宙，并不知道我们会发现什么，”Leja 说。“事实证明，我们发现了一些意想不到的东西，它实际上给科学带来了问题。它使早期星系形成的全貌受到质疑。”
7 月 12 日，NASA 发布了詹姆斯韦伯太空望远镜的第一张全彩色图像和光谱数据。韦伯是太空中最大的红外望远镜，旨在观察宇宙的起源，其高分辨率使其能够观察哈勃太空望远镜无法观测到的太老、太远或微弱的物体。
“当我们获得数据时，每个人都开始投入其中，这些巨大的东西很快就冒出来了，”Leja 说。“我们开始建模并试图弄清楚它们是什么，因为它们又大又亮。我的第一个想法是我们犯了一个错误，我们会发现它并继续我们的生活。但我们还没有找到那个错误，尽管做了很多尝试。”
Leja 解释说，确认团队发现并消除任何遗留问题的一种方法是拍摄大质量星系的光谱图像。这将为团队提供有关真实距离的数据，以及构成星系的气体和其他元素的数据。然后，该团队可以使用这些数据对星系的外观以及它们的真实质量进行更清晰的建模。
“光谱会立即告诉我们这些东西是否真实，”Leja 说。“它将向我们展示它们有多大，它们有多远。有趣的是，我们拥有所有这些我们希望从 James Webb 那里学到的东西，而这远不及榜首。我们发现了一些我们从未想过要问宇宙的事情——它发生的速度比我想象的要快得多，但我们就在这里。”
该论文的其他共同作者是宾夕法尼亚州立大学的 Elijah Mathews 和 Bingjie Wang，斯威本科技大学的 Ivo Labbe，耶鲁大学的 Pieter van Dokkum，科罗拉多大学的 Erica Nelson，匹兹堡大学的 Rachel Bezanson，加利福尼亚大学和斯坦福大学的 Katherine A. Suess、哥本哈根大学的 Gabriel Brammer、马萨诸塞大学和哥本哈根大学的 Katherine Whitaker 以及瓦伦西亚大学的 Mauro Stefanon。
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