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韦伯望远镜在宇宙最远处发现银河系孪生兄弟

2023年11月12日6:55 未解之谜网

    科学家于2004年拍摄到的一个棒旋星系NGC 1300。(NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team STScI/AURA)

    詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)发现了宇宙中最遥远的类似银河系的星系,它就如同银河系的孪生兄弟。这个星系被命名为ceers-2112,已有超过117亿年的历史,是迄今为止发现的最古老棒旋星系。

    棒旋星系(Barred Spiral Galaxy)指的是中间具有由恒星聚集而成的短棒形状的螺旋星系。天文学家对这个新发现的星系感到惊讶,因为目前的宇宙模型表明,棒旋星系在大爆炸后约69亿年才开始出现。

    研究者表示,这个发表在11月8日的《自然》(Nature)杂志上的最新发现可能会颠覆现有宇宙模型以及暗物质如何影响早期星系形成的认知。

    出生于宇宙婴儿期

    凭借其先进的成像能力,韦伯望远镜使我们能够比以往更精确地观察早期宇宙。

    最新的这项研究也不例外。对于外行来说,这些图片可能看起来只不过是一个彩色的斑点——当查看来自宇宙早期的信息时,这就是我们通常处理的图像类型。

    但借助韦伯望远镜的精确测量仪器,科学家们能够提取有关ceers-2112星系特征的重要信息。对他们来说,毫无疑问:这是一个棒旋星系。

    但这个星系的红移值为3,这是一个技术术语,表明它出现在宇宙诞生后大约20亿年,这是一个难题,因为对于如此年轻的宇宙来说,形成棒旋星系是一个非常艰巨的任务。

    之前的模型表明,如此复杂的星系至少需要数十亿年的时间才能演化成型。科学家们曾认为,在宇宙大约69亿岁之前,不可能找到棒旋星系。

    加州大学河滨分校的物理学家、宇宙学家亚历山大·德·拉·维加(Alexander de la Vega)在媒体上表示:“ceers-2112星系的发现表明,其生成所需仅为之前认为的几分之一,即大约10亿年甚或更短。”

    西班牙多诺斯蒂亚国际物理中心的天体物理学家耶特利·罗萨斯·格瓦拉(Yetli Rosas Guevara)没有参与这项研究,他告诉西班牙《国家报》(El Pais):“这是第一篇论文,在宇宙幼年期发现了螺旋星系盘有一个棒状中心”。

    或可揭示暗物质秘密

    新发现表明,预测宇宙早期状态的理论模型存在问题。

    “过去,当宇宙非常年轻时,星系不稳定而且混乱。人们认为,在早期宇宙的星系中,星系棒状中心无法形成或持续存在很长时间,”维加说。

    该研究的主要作者、马德里天体生物学中心的天体物理学家卢卡·科斯坦丁(Luca Costantin)告诉 Space.com网站,理论上的模拟“很难在宇宙早期重现这样的系统。我们现在需要了解模型中缺少哪些关键的物理成分”。

    其中一个存在争议的因素是暗物质在星系形成早期所起的作用。

    地球上每个人、星球、银河系以及可被观察到的一切物质都是由普通物质(即重子)构成的。但物理学家认为重子仅占宇宙的5%。另外95%则为暗物质占大约27%,暗能量占约68%,它们仍然是物理学中的巨大谜团。

    研究合著者、拉古纳大学的研究员贾罗·阿布鲁(Jairo Abreu)告诉Space.com网站,一些模型表明,宇宙早期存在大量的暗物质。

    但这对于最新的发现来说不太有意义:棒旋星系更有可能由重子组成,阿布鲁说。

    这表明“目前理论模型可能需要对早期宇宙中暗物质构成星系的程度进行调整,因为暗物质被认为会影响棒状星系中心形成的速度,”维加说。

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