潘多拉星团的作用：寻找宇宙早期星系

詹姆斯韦伯空间望远镜发现两个迄今为止最遥远的星系

这两个星系，被引力透镜放大，星系的特征，能支持大爆炸理论中描述的星系形成的基本理论。

詹姆斯韦伯空间望远镜观测到的潘多拉星团。潘多拉星团可作为发现新星系的引力透镜。

（图像来源：美国宇航局，欧洲航天局，加拿大航天局，I. Labbe（斯威本科技大学），R. Bezanson（匹兹堡大学），A. Pagan（空间望远镜研究所））

由詹姆斯韦伯空间望远镜的鹰眼观测到的第二和第四遥远的星系，支持大爆炸理论中描述的星系形成理论。

多亏已知编号为埃布尔2744，别称为潘多拉星团的星团组成一个巨大的引力透镜，强力帮手，使发现这两个遥远星系成为可能。潘多拉星团距我们35亿光年远，星团巨大的引力将时空扭曲，放大了更远处星系发出的光线。使用詹姆斯韦伯空间望远镜，通过潘多拉星团这一宇宙透镜的放大作用，宾夕法尼亚州立大学欧柏丽自然科学学院的王冰杰和詹姆斯韦伯空间望远镜UNVOVER项目（再电离时代前超深近红外光谱仪和近红外成像仪观测项目）的团队成员观测到迄今为止红移最高的两个星系。

宇宙红移是光波长的拉伸，由持续膨胀的宇宙引发。星系越遥远，随着宇宙的持续膨胀，来自该星系的光穿越空间，光的波长被拉伸得更长，再进入我们的视线。随着不同的波长都这样被拉长，他们从更密集的蓝波段区间来到更发红的红波段区间，最终进入光谱中不可见的近红外区域。在大爆炸之后3到4亿年之间存在的星系发出的光线都被拉伸到人类看不见的近红外波段，但这些光线能被詹姆斯韦伯空间望远镜的近红外成像仪和近红外光谱仪探测到。

王和她的团队也识别出了这两个高红移星系的透镜影像。一个编号为UNCOVER-z13（z是红移的代号），红移值是13.079，已确认是已知的第二遥远的星系。（已证实最遥远的星系是JADES-GS-z13-0，2022年也是由詹姆斯韦伯空间望远镜发现，红移值13.2）。我们能看到UNCOVER-z13是因为大爆炸之后它才存在了3.3亿年。

另一个最近发现的星系UNCOVER-z12，红移值12.393，在所有已知的遥远星系中排第四。我们能观察到这个星系，也是因为它在大爆炸之后才存在了3.5亿年。

埃布尔2744，即潘多拉星团的一张图像，其中包含詹姆斯韦伯空间望远镜发现得两个高红移的星系的插入图片。（图片来源：星团图像：美国航天局、揭秘计划（Bezanson等人）；插图：美国航天局、揭秘计划（王等人）；组合图像：Dani Zemba/宾夕法尼亚州立大学）

由于外形，这两个UNCOVER星系与众不同。其他近似红移值的星系看起来是点状，说明很小——直径只有一两百光年。而这两个UNCOVER星系，能观察到结构。“之前发现的这个距离的星系，在图像上都是点状，”王在采访中说，“但是我们观察到的星系，一个是拉长了的，就像花生一样，另一个像一个蓬松的球。”

这些星系也更大，UNCOVER-z12有一个大约2000光年的扁盘状，是我们观察到同一时期形成的其他星系的6倍大。

“目前还不清楚，尺寸的大小不同是由于星星的形成方式不同，还是在形成之后发生的事情造成的，但是星系本身的这种多样性非常有趣”，王说道，“一般认为这些古老的星系是由相似的物质演化而来的，但是老早以前他们之间的特征就如此不同。”

尽管从宇宙的早期阶段开始，这两个星系的特点便互不相同，令人震惊，但是新发现的这两个星系的共同点是，都强力支持大爆炸模型。大爆炸模型描述了宇宙诞生之后，星系如何从小的规模开始形成，通过合并其他星系和星云急剧扩大。

这种扩张反过来激发更多的星星形成，最终增加了星系早期内部元素的种类多样性和数量丰富性，在其中产生了比氢和氦更重的物质。由UNCOVER揭秘的星系——如果忽略这个双关语——更年轻，规模更小，重元素更少，正处在形成星星的活跃期，这些都支持“大爆炸理论的整体框架”，Joel Leja在采访中说。Joel Leja是宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学的助理教授，是王团队中的合作研究者。

有趣的是，詹姆斯韦伯空间望远镜可以看到比UNCOVER-z13 和-z12更高红移的星系，也就是说比这两个星系更年轻——但是在潘多拉星团的引力透镜下，望远镜并没有探测到。“可能是在更久远的时间以前星系还没成形，在更久远的时间我们什么也发现不了。”leja说，“也可能是我们目前的观测手段不走运，没能发现。”

天文学家将会持续观测，使用多个引力透镜来开辟新的观测窗口，进入深空寻找第一批形成

的星系。

BY:Keith Cooper

FY:小白

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