天文学家发现了可能是有史以来最遥远的两个星系,它们隐藏在詹姆斯·韦伯太空望远镜早期发布的图像中。
* 这是艺术家对最早的星系之一的印象
詹姆斯·韦伯太空望远镜的早期科学工作包括一个被称为“太空放大巡天(GLASS)”的项目。通过谷歌眼镜,天文学家正在仔细观察Abell 2744星系团,它的质量如此之大,以至于它的引力能够扭曲周围的空间,并可以充当引力透镜,放大它后面远为遥远的星系的图像。
由哈佛·史密森天体物理中心的罗翰·耐迪领导的天文学家在GLASS的第一批数据中发现了两个候选星系,分别被称为GLASS-z11和GLASS-z13。这两个星系的名称来源于天文学家测量它们的红移分别为11和13。
红移是衡量星系的光被宇宙膨胀拉伸了多少。红移越高,我们看到的源就越远,源的产生时间也就越早。11和13的红移意味着我们看到的这两个星系是134亿年前存在的,分别在大爆炸后的4和3亿年。
这些发现还不是决定性的。这些星系的红移只能通过韦伯近红外相机(NIRCam)的光的颜色来测量。为了确认它们的红移,天文学家将分析每个星系的光谱——测量每个波长有多少光的“条形码”,并确定特定原子和分子发出的光有多少被红移。
* 2013年,欧洲航天局的普朗克宇宙飞船拍摄了一幅大爆炸遗留下来的背景辐射的地图,它捕捉到了宇宙中最古老的光
韦伯的近红外摄谱仪(NIRSpec)已经被用于进行这项研究。如果这项工作证实了明显的红移,那么这两个星系的遥远程度将会让天文学家感到惊讶。到目前为止,望远镜观测的天空面积达到了50平方角分(满月的直径为31角分),但在这个区域内,它已经发现了两个红移大于或等于11的星系。
这表明,宇宙早期发光星系的数量比我们预期的要多。耐迪的团队写道,这一发现还意味着在未来的观测中,韦伯将发现更多这样的星系,甚至可能是更远的星系。
定位这些发光的早期星系很重要,因为它们的快速形成表明,它们可以用来追踪早期宇宙中星系形成的区域。由于星系形成于物质集中的地方,绘制这些早期星系图还能告诉我们宇宙大爆炸后几亿年后正常物质和暗物质的分布情况。
另一个令人惊讶的发现是,GLASS-z11显示它是拉长的,有一个萌芽的螺旋盘。目前确认的最远的星系GN-z11似乎也有一个圆盘。虽然大多数在高红移时发现的星系通常呈团块状,但GLASS-z11和GN-z11表明星系结构有可能发展得相当快。
* GLASS-z13是已知最远星系的候选者(摄于2022年)
与我们的银河系相比,GLASS-z11和GLASS-z13是中等大小的星系,银河系直径约为10万光年,包含约2000亿颗恒星。然而,GLASS-z11和GLASS-z13就它们所处的时代而言已经很大了,直径在3000到4500光年之间,它们包含的恒星的总质量相当于10亿个太阳的量级,其中许多恒星非常明亮。
根据我们的星系形成理论,在我们看到这些图像之后的时间里,GLASS-z11和GLASS-z13都将通过与其他星系合并而大幅增长,并可能发展成巨大的椭圆星系。与此同时,宇宙膨胀使GLASS-z11和GLASS-z13离我们越来越远,今天它们距离我们超过320亿光年——远远超出任何望远镜所能观测的范围。
(科幻世界 独家编译)
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