“超越可能”——韦伯太空望远镜发现神秘的古代星系

对更大星系星团的新观测可能会完全颠覆我们对星系形成方式和暗物质本质的理解。 银河系 从110亿多年前开始，它本不应该存在。

论文发表于 自然 使用詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的新数据详细介绍了结果。 结果表明，在 115 亿年前（宇宙学红移为 3.2）观测到的早期宇宙中的一个巨大星系中，有一个非常古老的恒星群，其形成时间要早得多——15 亿年前（红移约为 11）。 这一观察结果颠覆了当前的模型，因为没有足够的暗物质以足够的浓度积累形成。

斯威本科技大学教授卡尔·格莱兹布鲁克领导了这项研究，国际团队使用詹姆斯·韦伯太空望远镜对这个巨大而安静的星系进行了光谱观测。

“我们已经追踪这个特殊的星系七年了，并花了几个小时用地球上最大的两台望远镜观察它，以找出它的年龄。但它太红了，太暗了，我们无法测量它。最终，我们不得不离开地球并使用詹姆斯·韦伯太空望远镜来确认他的本质。”

星系形成是现代天体物理学支持的基本模型，它预测早期宇宙时代大质量星系数量将大幅减少。 在宇宙出现后一到二十亿年之间，人们已经观察到了巨大的静止星系 大爆炸 这挑战了以前的理论模型。

杰出教授 Glazebrook 曾与世界各地的顶尖研究人员合作，包括来自斯威本天体物理和超级计算中心的 Themiya Nanayakkara 博士、Lalitwadi Kawinwanichakij 博士、Colin Jacobs 博士、Harry Chittenden 博士、Glenn G Kacprzak 副教授和 Ivo Lappé 副教授。 。

“这在很大程度上是团队的努力，从我们 2010 年开始的红外天空勘测，到我们在凯克和 非常大的望远镜 我们试图证实这一点，但未能成功，直到去年我们投入了大量精力来弄清楚如何处理詹姆斯·韦伯太空望远镜数据并分析该光谱。

负责詹姆斯·韦伯太空望远镜数据光谱分析的 Themiya Nanayakkara 博士说：“我们现在正在超越现有的范围，确认宇宙深处存在着最古老的和平巨型怪物。”

“这突破了我们目前对星系如何形成和演化的理解的界限。现在的关键问题是它们是如何在宇宙的早期如此迅速地形成的，以及是什么神秘的机制导致它们阻止它们在其余星系突然形成恒星时宇宙确实如此。”

西澳大利亚大学国际射电天文研究中心中心副教授 Claudia Lagos（重复）对于为研究开发暗物质浓度演化的理论模型至关重要。

“星系的形成很大程度上取决于暗物质的集中程度，”她说。 “这些极其巨大的星系在宇宙早期的存在对我们的标准宇宙学模型提出了重大挑战。这是因为我们不相信承载这些巨大星系的巨大暗物质结构还没有时间形成。更多需要进行观测来了解这些星系的普遍程度，并帮助我们了解这些星系的实际质量有多大。

格莱兹布鲁克教授希望这将成为我们对暗物质物理理解的新突破。

“詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了越来越多的早期大质量星系形成的证据。这一结果为这一现象创造了新的记录。虽然它非常引人注目，但它只是一个物体。但我们希望找到更多，如果我们能做到的话“它会破坏我们关于星系形成的想法。”

参考资料：“一个在 z ~ 11 处形成恒星的巨大星系”作者：Karl Glazebrook、Thymia Nanayakkara、Corentin Schreiber、Claudia Lagos、Lalitwadi Kawinwanichakij、Colin Jacobs、Harry Chittenden、Gabriel Brammer、Glenn J. Kaprzak、Ivo Labpi、Danilo Marchesini ，Z。 齐美尔-马桑，帕斯卡 A. 奥伊什、凯西·帕波维奇、雷亚-西尔维娅·雷姆斯、金-VH。 Tran、James Esdell 和 Angel Chandro-Gomez，2024 年 2 月 14 日， 自然。
号码：10.1038/s41586-024-07191-9