韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)神秘超大星系，挑戰(zhàn)現(xiàn)有宇宙模型

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)神秘超大星系，挑戰(zhàn)現(xiàn)有宇宙模型

IT之家 2 月 18 日消息，一項(xiàng)發(fā)表在《自然》雜志上的新研究，利用詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 (JWST) 的觀測(cè)數(shù)據(jù)，顛覆了我們對(duì)星系形成和暗物質(zhì)的理解。研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)距今 115 億光年 (紅移值 3.2) 的超大質(zhì)量星系，其內(nèi)部包含著比銀河系還要龐大的恒星群，并且這些恒星形成的時(shí)間竟然更早，距今約 130 億光年 (紅移值 11 左右)。

這一發(fā)現(xiàn)與當(dāng)前的模型嚴(yán)重相悖，因?yàn)榘凑宅F(xiàn)有理論，如此早期的宇宙中，暗物質(zhì)尚未聚集到足以形成如此龐大星系的密度。這項(xiàng)研究由斯威本科技大學(xué)的 Karl Glazebrook 教授領(lǐng)導(dǎo)，他表示其團(tuán)隊(duì)花了七年的時(shí)間追蹤這個(gè)星系，使用地球上最大的兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡試圖測(cè)定其年齡，但都未能成功。最終，他們借助 JWST 的強(qiáng)大觀測(cè)能力才確認(rèn)了這一驚人的發(fā)現(xiàn)。

據(jù)IT之家了解，星系形成是現(xiàn)代天體物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，該理論預(yù)測(cè)早期宇宙中不會(huì)存在大量大質(zhì)量星系。然而，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)的超大質(zhì)量星系卻出現(xiàn)在距宇宙大爆炸僅 120 億年后，這嚴(yán)重挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的理論模型。

Glazebrook 教授和來(lái)自世界各地的研究人員一起開(kāi)展了這項(xiàng)研究，包括斯威本大學(xué)天體物理和超級(jí)計(jì)算中心的 Themiya Nanayakkara 博士、Lalitwadee Kawinwanichakij 博士、Colin Jacobs 博士、Harry Chittenden 博士、Glenn G Kacprzak 副教授和 Ivo Labbe 副教授。

Nanayakkara 博士領(lǐng)導(dǎo)了 JWST 數(shù)據(jù)的光譜分析，他表示：“這項(xiàng)研究突破了以往的極限，讓我們得以確認(rèn)宇宙深處存在的最古老、最龐大的恒星怪物。這將迫使我們重新審視對(duì)星系形成和演化的理解。現(xiàn)在關(guān)鍵的問(wèn)題是，這些星系如何在宇宙早期如此迅速地形成，以及是什么神秘的機(jī)制導(dǎo)致它們突然停止形成恒星，而同時(shí)期的其他星系仍在活躍地進(jìn)行恒星形成。”

來(lái)自西澳大利亞大學(xué)國(guó)際射電天文研究中心 (ICRAR) 的 Claudia Lagos 副教授參與了這項(xiàng)研究的暗物質(zhì)演化理論模型的開(kāi)發(fā)，她指出：“星系形成很大程度上取決于暗物質(zhì)的聚集方式。在宇宙早期發(fā)現(xiàn)如此大質(zhì)量的星系，對(duì)我們標(biāo)準(zhǔn)的宇宙學(xué)模型提出了重大挑戰(zhàn)。這是因?yàn)槲覀冋J(rèn)為尚未有足夠大質(zhì)量的暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)可以容納如此龐大的星系。我們需要更多的觀測(cè)來(lái)了解這類(lèi)星系有多普遍，以及它們真正的質(zhì)量有多大。”

Glazebrook 教授希望這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)能夠?yàn)槲覀兝斫獍滴镔|(zhì)的物理特性打開(kāi)新的窗口，他表示：“JWST 越來(lái)越多地發(fā)現(xiàn)早期宇宙中形成大質(zhì)量星系的證據(jù)，這項(xiàng)研究刷新了這一現(xiàn)象的記錄。雖然它非常引人注目，但它也只是單個(gè)天體。我們希望找到更多類(lèi)似的星系，如果真能做到，這將徹底顛覆我們對(duì)星系形成的認(rèn)識(shí)。”