詹姆斯韦伯太空望远镜揭示最遥远的银河系的分身

By Sharmila Kuthunur

2023/11/12

   Science & Astronomy

     “我们现在需要来了解在我们的模型中缺少哪些关键物理成分 ------如果某些东西正在缺失”。

在早期宇宙中观测到的螺旋状有棒星系ceers-2112的艺术代表。地球被反射在围绕这个星系的虚幻气泡上，让人想起银河系和ceers-2112之间的联系。 (Image credit: Luca Costantin (CAB/CSIC-INTA))

    天文学家已经发现了宇宙中最遥远的一个看起来像我们的家星系------银河系一样的星系。

    当宇宙只有20亿岁老时，新发现的螺旋星系ceers-2112出现已经特征有一根恒星和气体棒横穿它的心脏，就像跨禁烟标志上一个划杠一样。银河系也是一个炫耀一个类似的棒的螺旋星系。科学家怀疑银河系的棒圆柱般的旋转，就像你卷开盥洗室纸卷一个圆棒做的一样，将气体溜进这个星系的中心并引发恒星形成的爆发。

    天文学家以前认为这个星系结构标志着一个星系的形成年的结束，因此预计它只会被在可能已经到达了完全成熟的古老星系中看到------也许是那些在宇宙演化中途存在的星系。真的，哈勃太空望远镜的星系形态的过去观测已经表明早期宇宙几乎很少宿主有棒的星系。

    然而，从詹姆斯·韦伯太空望远镜数据收集到的新发现得出的结论是有棒的螺旋一定在宇宙中漫游了如此长时间不可能一定是真的。螺旋星系ceers-2112的发现揭示与我们相似的星系在117亿年前就已经存在，马德里天体生物学中心的天体物理学家和这项新研究的主要作者卢卡·科斯坦丁告诉太空网站，“当时这个宇宙仅有过它的生命的15%”。

    詹姆斯韦伯太空望能收集比哈勃望远镜多六倍的光，允许更详细的遥远星系的特征进入观望。Ceers-2112被观测红移为3，当时宇宙有21亿岁老。科斯坦丁说，从本质上讲，这意味着来自这个星系的光花了117亿年来到达詹姆斯韦伯太空望。这是一个令人惊讶的发现，因为星系棒被看到在大约三分之二的螺旋中，但棒被认为已经展示进入宇宙的诞生大约40亿年。

    该研究的合著者克里斯蒂娜·卡贝洛在一份声明中说，研究遥远星系的详细形态“对了解它们的历史至关重要，为星系形成和演化的新场景打开了大门”。

    科斯坦丁说，例如，在Ceers-2112中棒的表现挑战了目前的预测早期宇宙的物理条件一定已经阻止了一般有棒的星系的形成的理论模型。

    他告诉太空网站，“来自宇宙学仿真的理论预测真的挣扎来在那个纪元重现这样的系统，我们现在需要了解在我们的模型中正在缺失哪些关键物理成分------如果某些东西正在缺失”

    此外，像这些一样的研究也在形成我们的暗物质在早期宇宙中的角色的理解。

    天文学家认为宇宙中85%的物质是暗物质，一种对望远镜观测难以捉摸的神秘物质，因为它毕竟不与光相互作用。早至大爆炸后38万年，暗物质被认为已经根本上影响了星系演化和恒星形成。然而，来自这项新研究的发现显示，至少在ceers-2112的案例中星系演化被普通物质统治而不是暗物质，当时宇宙大约有20亿岁老。研究发现，该星系的形态学显示在ceers-2112星系中的暗物质贡献是非常低的且被正常物质统治。

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    该研究的共同作者拉古纳大学的研究员加以罗阿布留说， “这一发现证实这个星系的演化被重子统治------构成我们的普通物质------而不是被暗物质，尽管它的过丰富，但这个宇宙只有过它的实际年龄的15%”。

    科斯坦丁说，“詹姆斯韦伯太空望在刚一年的观测中正在革命化我们的早期宇宙的理解，在接下来的5-10年里，我个人计划来继续利用它的超常能力，调查在宇宙中第一个汇聚的星系的详细结构”。

    这项研究周三（11月8日）在Nature杂志上的一篇论文中进行了描述.