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詹姆斯韦伯望远镜的在时间的黎明的“不可能”星系的观测可能最终有一个解释

(2023-10-05 09:53:45)

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詹姆斯韦伯望远镜的在时间的黎明的“不可能”星系的观测可能最终有一个解释

By Ben Turner

2023/10/5

一组新的仿真提示由詹姆斯韦伯望远镜发现的早期星系的异常亮度可能是因为恒星形成的一个奇怪的快速爆发模式。

这个描画显示一个混乱、混沌的星系正在经历恒星形成的爆发。 (Image credit: ESA, NASA, L. Calçada)

天体物理学家可能有一个詹姆斯韦伯太空望远镜的发现一群威胁来破坏宇宙学的神秘的早期星系的解释。

詹姆斯·韦伯望远镜（JWST）发现早在大爆炸后5亿年形成的星系是如此明亮以至于理论上它们应该不存在：它们的亮度应该仅来自有与银河系一样多恒星的大质量星系，而这些早期星系在我们的星系用的时间的一个分数内成了形。

这一发现威胁来颠覆物理学家的星系形成的理解和甚至颠覆宇宙学的标准模型。现在，一组用超级计算机仿真的研究人员提出那些星系可能毕竟不是那么大质量的------它们可能只是异常的明亮。研究人员于10月3日在《天体物理学杂志快报》上发表了他们的研究结果。

资深研究作者西北大学天体物理学家克劳德安德烈佛车尔季格乐在一份声明中说，“典型的，一个星系是明亮的因为它是大的。但因为这些星系在宇宙黎明形成，自大爆炸以来已经没有过足够的时间。这些大质量的星系怎样如此汇聚呢？我们的仿真表明星系在宇宙黎明形成这种亮度没有问题”。

科学家们不确切的知道第一批恒星团块何时开始来合并成我们今天看到的星系的开始，但宇宙学家此前估计了这个过程在大爆炸后的最初几亿年内开始了缓慢形成。

目前接受的理论提出这些早期的原星系在宇宙的生命的10亿到20亿年达到了青春期------形成开始相互吞噬来成长为像我们自己一样的星系的矮星系。

这使詹姆斯韦伯望远镜发现了数千个异常明亮的早期星系，其中一些甚至相似于我们自己的星系，对天文学家是一个令人困惑的惊奇。这一发现把他们的宇宙如何演变的最基本理解放进严重的怀疑。如果这些星系像我们的一样，来如此明亮的辉光，它们会需要在一个通常时间的一个小分数内已经膨胀到巨大的尺寸。

为调查是什么已经赋予这些星系它们的奇怪的光芒，研究人员创建了一个星系形成的模型并通过一台超级计算机运行了它------仿真早期宇宙的随它变成恒星的漩涡的结块气体，这反过来形成了星系。

通过仔细考虑年轻宇宙的质量、能量、动量和化学成分，研究人员发现了在这个早期的恒星可能已经在多年的静止后在一个突然快速爆发中形成。这个过程被称为“爆裂的恒星形成”，与当今宇宙中恒星诞生的稳定速度不一样并可以解释为什么早期宇宙是如此明亮。