新發(fā)現(xiàn)的六個(gè)大質(zhì)量星系顛覆科學(xué)家先前對宇宙中星系起源的理解

2025-12-08 04:18:48 分類：探索 閱讀(24991)

六個(gè)大質(zhì)量星系誕生于大爆炸后5-8億年。其中一個(gè)來源(左下角)包含的質(zhì)量中星恒星可能和我們今天的銀河系一樣多，但密度卻是顛覆它的30倍。Credit: NASA,科學(xué) ESA, CSA, I. Labbe (Swinburne University of Technology). Image processing: G. Brammer (Niels Bohr Institute’s Cosmic Dawn Center at the University of Copenhagen)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Pennsylvania State University）：在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)的六個(gè)大質(zhì)量星系顛覆了科學(xué)家先前對宇宙中星系起源的理解。
賓夕法尼亞州立大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)助理教授喬爾·萊賈對這些星系發(fā)出的家先光進(jìn)行了建模，他說:“這些物體比任何人預(yù)期的前對都要大得多。”。宇宙源“我們預(yù)計(jì)在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上只能找到微小、理解年輕、新發(fā)現(xiàn)的星系系起幼小的質(zhì)量中星星系，但我們已經(jīng)在先前被認(rèn)為是顛覆宇宙的黎明中發(fā)現(xiàn)了與我們自己一樣成熟的星系。”
利用美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)布的科學(xué)第一個(gè)數(shù)據(jù)集，國際科學(xué)家小組發(fā)現(xiàn)了與銀河系一樣成熟的家先物體，當(dāng)時(shí)宇宙只有當(dāng)前年齡的前對3%，大約在大爆炸后5億至7億年。宇宙源該望遠(yuǎn)鏡配備了紅外傳感儀器，能夠探測到最古老的恒星和星系發(fā)出的光。Leja解釋說，從本質(zhì)上講，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡讓科學(xué)家們能夠看到大約135億年前的時(shí)光，接近我們所知的宇宙的開端。
“這是我們迄今為止第一次一瞥，所以重要的是我們要對我們所看到的保持開放的心態(tài)，”Leja說。“雖然數(shù)據(jù)表明它們可能是星系，但我認(rèn)為其中一些物體很有可能是被掩蓋的超大質(zhì)量黑洞。不管怎樣，我們發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量意味著在我們宇宙的這個(gè)時(shí)期，已知的恒星質(zhì)量比我們以前認(rèn)為的要大100倍。即使我們將樣本減半，這仍然是一個(gè)令人震驚的變化。”
在今天(2月22日)發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文中，研究人員展示了這六個(gè)星系比任何人預(yù)期的都要大得多的證據(jù)，并對科學(xué)家先前關(guān)于宇宙最開始時(shí)星系形成的理解提出了質(zhì)疑。
“大規(guī)模星系形成在宇宙歷史的極早期就開始了，這一發(fā)現(xiàn)顛覆了我們許多人認(rèn)為已經(jīng)確定的科學(xué)，”Leja說。“我們一直非正式地稱這些物體為‘宇宙斷路器’——到目前為止，它們一直名副其實(shí)。”
Leja解釋說，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的星系如此巨大，以至于它們與99%的宇宙學(xué)模型存在矛盾。要解釋如此大的質(zhì)量，要么需要改變宇宙學(xué)模型，要么需要修正對早期宇宙中星系形成的科學(xué)理解——星系最初是由恒星和塵埃組成的小云，隨著時(shí)間的推移逐漸變大。他補(bǔ)充說，這兩種情況都要求我們對宇宙形成的理解發(fā)生根本轉(zhuǎn)變。
“我們第一次觀察早期宇宙，不知道我們會(huì)發(fā)現(xiàn)什么，”Leja說。“事實(shí)證明，我們發(fā)現(xiàn)了一些意想不到的東西，這實(shí)際上給科學(xué)帶來了問題。它對早期星系形成的全貌提出了質(zhì)疑。”
7月12日，美國宇航局發(fā)布了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的第一批全色圖像和光譜數(shù)據(jù)。作為太空中最大的紅外望遠(yuǎn)鏡，韋伯被設(shè)計(jì)用來觀察宇宙的起源，它的高分辨率允許它觀察對哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來說太老、太遠(yuǎn)或太暗的物體。
“當(dāng)我們得到數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)人都開始潛水，這些巨大的東西真的很快就冒出來了，”Leja說。“我們開始建模，試圖弄清楚它們是什么，因?yàn)樗鼈兲筇亮恕Ｎ业牡谝粋€(gè)想法是，我們犯了一個(gè)錯(cuò)誤，我們會(huì)找到它，繼續(xù)我們的生活。盡管做了很多嘗試，但我們還沒有找到那個(gè)錯(cuò)誤。”
Leja解釋說，確認(rèn)該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)并減輕任何剩余擔(dān)憂的一種方法是拍攝大質(zhì)量星系的光譜圖像。這將為團(tuán)隊(duì)提供真實(shí)距離的數(shù)據(jù)，以及構(gòu)成星系的氣體和其他元素。然后，該團(tuán)隊(duì)可以使用這些數(shù)據(jù)來建立一個(gè)更清晰的星系圖像，以及它們的真實(shí)質(zhì)量。
“光譜會(huì)立刻告訴我們這些東西是真是假，”Leja說。“這將向我們展示它們有多大，有多遠(yuǎn)。有趣的是，我們有所有這些我們希望從詹姆斯·韋伯身上學(xué)到的東西，而這遠(yuǎn)不是最重要的。我們發(fā)現(xiàn)了一些我們從未想過要問宇宙的事情——它發(fā)生的比我想象的要快得多，但我們還是來了。”
論文的其他合著者是賓夕法尼亞州立大學(xué)的伊萊賈·馬修斯和王冰潔，史文朋理工大學(xué)的伊沃·拉伯，耶魯大學(xué)的彼得·范·多庫姆，科羅拉多大學(xué)的埃里卡·納爾遜，匹茲堡大學(xué)的雷切爾·貝贊森，加利福尼亞大學(xué)和斯坦福大學(xué)的凱瑟琳·a·蘇斯，哥本哈根大學(xué)的加布里埃爾·布拉默，馬薩諸塞州大學(xué)和哥本哈根大學(xué)的凱瑟琳·惠特克，以及巴倫西亞大學(xué)的毛羅·斯特凡農(nóng)。