一个国际天文学研究团队,利用韦伯太空望远镜(JWST)观测资料,发现3个宇宙初期的“红色怪物”:3个超大质量星系,以比原本认知更高的效率形成,令研究人员不解,也挑战目前的星系形成理论。
这支由日内瓦大学领导的国际研究团队13日在《自然(Nature)》期刊发表这份研究报告,这3个超大质量星系极为特殊,又含大量尘埃,在韦伯拍摄的影像中呈现红色,因此被称为“红色怪物(red monster)”。这3个星系每一个质量都将近地球所属的银河系,在宇宙“大爆炸”后10亿年内就快速形成。
星系由恒星、气体(原子和分子)、尘埃和暗物质组成,迄今普遍的看法认为,所有星系都是在巨大的暗物质晕中逐渐形成,暗物质晕会捕捉气体成为受引力束缚的结构,通常只有约20%的气体会转化为恒星。然而,这些“红色怪物”星系的恒星形成速度,几乎是同时期较低质量星系、或者较晚期形成的一般星系的2倍。
研究报告共同作者、英国巴斯大学天文学教授伍兹(StijnWuyts)指出,“星系演化过程中,在气体转化成恒星的效率上,通常都有一个效率限制阶段,不过,这些『红色怪物』显然迅速避开了这些障碍”。
这项研究是韦伯太空望远镜探索宇宙形成后,最初10亿年星系的FRESCO巡天计划一环,尽管这项发现与宇宙基本模型并不冲突,但是挑起关于星系形成理论的疑问。
研究报告第一作者、日内瓦大学博士后研究员肖梦远(Mengyuan Xiao,译音)说,研究成果显示,早期宇宙中的星系能够以出人意料的高效率形成恒星,随著更深入研究这些星系,将对形塑最早期宇宙的条件有更多了解,“这些『红色怪物』只是我们探索早期宇宙的一个新纪元的开始”。
韦伯太空望远镜发现早期宇宙的3个超大质量、弥漫尘埃的“红色怪物”星系合成图。(取自日内瓦大学官网,© NASA/CSA/ESA, M. Xiao & P. A. Oesch (University of Geneva), G. Brammer (Niels Bohr Institute), Dawn JWST Archive)