韦伯太空望远镜发现神秘的大质量远古星系

我们对星系如何形成以及暗物质的性质的认识可能会被彻底颠覆，因为在新的观测结果中，我们发现了 110 多亿年前的一个比银河系还大的恒星群，而这个恒星群本不应该存在。《自然》（Nature）杂志发表的一篇论文详细介绍了利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的新数据得出的发现。

JWST-7329：一个罕见的大质量星系，形成于宇宙早期。这张詹姆斯-韦伯太空望远镜NIRCAM图像显示了一个红色圆盘星系，但仅凭图像很难将它与其他天体区分开来。利用 JWST 对其光线进行的光谱分析揭示了它的反常性质--它形成于大约 130 亿年前，尽管它所包含的恒星质量是我们今天银河系的 4 倍。图片来源：詹姆斯-韦伯太空望远镜

结果发现，在110多亿年的宇宙早期就已经出现了大质量星系（宇宙红移为 3.2），而其形成时间更是要再早15亿年（红移约为 11）以上，这一观测结果颠覆了目前的建模，因为暗物质还没有积累到足够的浓度来为恒星的形成提供种子。

斯威本科技大学特聘教授卡尔-格莱兹布鲁克（Karl Glazebrook）领导了这项研究，并带领国际团队利用 JWST 对这个大质量静止星系进行了光谱观测。

"我们追逐这个特殊的星系已经七年了，我们用地球上最大的两台望远镜观察了它好几个小时，想知道它的年龄有多大。但它太红、太暗，我们无法测量。最后，我们不得不离开地球，用JWST来确认它的性质。"

美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜是哈勃太空望远镜的后继者，也是有史以来送入太空的最强大的红外科学观测站。在距离地球近一百万英里的轨道上，韦伯研究宇宙中一些最遥远的天体。资料来源：美国国家航空航天局

星系的形成是现代天体物理学的一个基本范式，它预示着观察到大质量星系的数量会在宇宙早期急剧下降。现在，早在宇宙大爆炸后的 10 到 20 亿年，就已经观测到了质量极大的静态星系，这对以前的理论模型提出了挑战。

格拉兹布鲁克特聘教授与世界各地的顶尖研究人员合作，其中包括 Themiya Nanayakkara 博士、Lalitwadee Kawinwanichakij 博士、Colin Jacobs 博士、Harry Chittenden 博士、Glenn G Kacprzak 副教授以及斯威本天体物理学和超级计算中心的 Ivo Labbe 副教授。

"这在很大程度上是一个团队的努力，从我们在2010年开始的红外巡天，导致我们确定这个星系是不寻常的，到我们在凯克和甚大望远镜上花了很多时间尝试，但都未能确认它，直到最后一年，我们花了巨大的精力来弄清楚如何处理JWST的数据并分析这个光谱。"

Themiya Nanayakkara博士领导了对JWST数据的光谱分析，他说："我们现在超越了过去的可能，确认了宇宙深处存在的最古老的大质量静态怪兽。这突破了我们目前对星系如何形成和演化的理解界限。现在的关键问题是，它们如何在宇宙早期如此快速地形成，以及是什么神秘机制导致它们在宇宙其他部分形成恒星时突然停止形成恒星？"

国际射电天文研究中心（ICRAR）西澳大利亚大学节点的克劳迪娅-拉戈斯（Claudia Lagos）副教授在为这项研究建立暗物质浓度演变理论模型方面发挥了关键作用。

她说："星系的形成在很大程度上取决于暗物质的聚集方式。在宇宙中如此之早出现这些质量极大的星系，对我们的宇宙学标准模型提出了重大挑战。这是因为我们认为，承载这些大质量星系的大质量暗物质结构还没有来得及形成。我们需要进行更多的观测，以了解这些星系可能有多常见，并帮助我们了解这些星系的真正质量有多大"。

格拉兹布鲁克特聘教授希望这能为我们了解暗物质物理学打开一个新的局面。

"JWST已经发现越来越多的证据，证明大质量星系形成的时间较早。这一结果创下了这一现象的新纪录。虽然它非常引人注目，但这只是一个天体。但我们希望能找到更多，如果真的找到了，这将真正颠覆我们对星系形成的看法。"编译来源：ScitechDaily