寻找最遥远的星系

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原作：CAROLYN COLLINS PETERSEN

翻译：何永强

校对：牧夫天文校对组

编排：王璞

后台：李子琦

原文链接：https://www.universetoday.com/163293/the-race-to-find-the-farthest-galaxy-continues/

早期的宇宙是一个繁忙的地方，特别是当恒星和星系开始形成的时候。天文学家急切地寻找最遥远的星系——难以发现的“第一个”形成的星系。JWST是通过宇宙演化早期发布巡天（CEERS ）来寻找第一个星系。

CEERS合作组织的科学家们已经确定了一个目标(梅奇星系)，它可能是迄今为止观测到的最早和最远的星系之一。

来源: NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M. Bagley/Z. Levay.

最近，科学家宣布了一个“最远星系”奖的暂定候选星系。天文学家给它起了个绰号为“梅奇星系”，看起来它可能正处于宇宙历史早期的中间阶段。然后，另一个星系在更早的时候被宣布，红移为z~16。这将使它离我们近138亿光年，这似乎非常神奇。这些都是令人兴奋的发现。但是，他们需要得到证实。

追逐难以发现的“最远星系”

自从哈勃太空望远镜开始在更遥远的宇宙中发现星系以来，发现尽可能早期的星系一直是一场竞赛。用光学观测来做是不可能的。因此，确定所有“最早星系”候选者的距离和年龄的最佳方法是进行光谱学研究。

这就是由天文学家Pablo Arrabal Haro（位于亚利桑那州图森市的国家光学红外天文学研究实验室）领导的一个团队所做的。他们与苏格兰的一个团队合作，研究了包括梅奇星系在内的几个星系的红移。他们概述这项工作的论文最近发表了。它证实了梅奇星系在宇宙大爆炸后至少3.9亿年才出现。这项研究还表明，最远的星系CEERS-93316并不像大家想象的那么遥远。早期的观测表明，它在大爆炸后至少2.5亿年才出现。

Arrabal团队的研究否定了CEERS-93316的距离，但证实了梅奇星系在早期宇宙中的位置。它还能让我们深入了解宇宙历史早期的情况。Arrabal Haro说:“梅奇星系和CEERS2_588与其他几个在宇宙那个时期被证实的星系的区别在于它们更明亮。”“确认两个超遥远、非常明亮的星系，强化了大爆炸后几亿年内星系快速增长的观点，这很难用我们目前的星系形成模型来解释。”

确定到最远星系的距离

为了得到这些精确的距离，研究小组对这两个星系进行了持续的光谱研究。根据罗切斯特理工学院的合著者Jeyhan Kartaltepe的说法，这使得他们能够获得最精确的距离测量结果。“光谱可以让你真正确定星系的红移，”她解释说。“对于这两个星系，答案非常清楚——光谱看起来完全不同。我们证实了梅奇星系正处于我们认为的高红移。”

光谱观测显示，梅奇星系出现于宇宙大爆炸后3.9亿年。这使它成为迄今为止观测到的四个确认的最早和最远的星系之一。

来源：NASA/STScI/CEERS/TACC/The University of Texas at Austin/S. Finkelstein/M. Bagley.

同样的研究也否定了CEERS-93316的红移为16的距离。事实证明，由于一个巧合，模仿了一个高红移星系的颜色，它的红移不在z~16。它的红移值为z~4.9，距离刚刚超过120亿光年。这意味着它不是最远的星系（因此也不是最早的）。但是，它仍然处于第一代恒星和星系照亮初期宇宙的时期。

早期星系和它们的恒星形成过程告诉天文学家很多关于早期宇宙的情况。在最早的时代，宇宙是夸克粒子汤。随着它的膨胀和冷却，它为第一批星系的存在奠定了基础。它们一开始并不是由气体和尘埃云组成的充满恒星的物体。但是，它们似乎形成得很快，天文学家想知道是什么加速了它们的诞生和演化。

JWST 遥遥领先

这些JWST的发现和测量结果是该天文台力量的有力证明。科学家们正在用它来探测最高红移的星系——把它们带回到更远的时间。这是JWST科学任务的一个重要组成部分：寻找最遥远的星系——也就是说，在接近宇宙时间黎明的星系。它的观测还将更详细地揭示早期宇宙的状况。

Kartaltepe说:“它向我们展示了这台望远镜有多么强大，以及它有能力完成它的任务。”“在某些方面，它的表现甚至比我们预期的还要好。在JWST的早期任务中，我们已经对宇宙有了很多了解。我认为，未来我们将能够在更大的区域建立大型样本，并真正能够深入挖掘早期宇宙中星系的物理特征。”

随着JWST对宇宙初期的进一步研究，我们可以期待看到更多早期星系的公告。最终，JWST或其继任者将找到难以发现的“第一个星系”。这一发现将极大地揭示大爆炸发生后几亿年的情况。

责任编辑：杨欣冉

牧夫新媒体编辑部

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