世界上最遥远的距离

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原作：Peter Edmonds

翻译：刘海牧

校对：王茸 尹天任

审阅：牧夫校对组

美编：李鸣晨

后台：胡永葳

原文链接：https://phys.org/news/2023-12-ufos-astronomers-sky-alien-probes.html

这张来自美国宇航局的詹姆斯-韦伯望远镜的红外图像是由其搭载的近红外相机为高级深河外星系巡天团队拍摄的。该近红外相机的数据被用来确定哪些星系需要通过光谱观测进行进一步研究。其中一个星系，JADES-GS-z14-0（如图所示），被确定为红移14.32（+0.08/-0.20），是目前已知最遥远星系的记录保持者，这相当于我们所观测到的这个星系是在宇宙大爆炸后不到3亿年的时间。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Brant Robertson（加州大学圣克鲁兹分校）、Ben Johnson（CfA）、Sandro Tacchella（剑桥大学）、Phill Cargile（CfA）

一个国际天文学家小组今天宣布发现了两个人类迄今为止观测到的最早、最遥远的星系，其时间可追溯到宇宙大爆炸后仅 3 亿年。这些结果是利用美国宇航局的詹姆斯韦伯望远镜（JWST）取得的，也是早期宇宙研究的一个重要里程碑。

这些发现是由詹姆斯韦伯望远镜的高级深河外星系巡天团队完成的。来自哈佛史密森天体物理中心的Daniel Eisenstein是该团队的负责人之一，也是这些星系观测项目的首席研究员。哈佛史密森天体物理中心的研究科学家Ben Johnson和Phillip Cargile以及哈佛史密森天体物理中心的博士生Zihao Wu也发挥了重要作用。

由于宇宙的膨胀，来自遥远星系的光线在传播过程中会被拉到更长的波长。对于这两个星系来说，这种效应极端到它们的紫外光被转拉长到了只有詹姆斯韦伯望远镜才能看到的红外波段。因为光的传播需要时间，所以更遥远的星系被看到的都是它们更早期的样子。

这两个破纪录的星系被编号为JADES-GS-z14-0和JADES-GS-z14-1，其中前者距离更远。JADES-GS-z14-0除了是新的距离记录保持者之外，还因其巨大和明亮而引人注目。

哈佛大学教授、天文系主任Eisenstein认为，这个星系的大小清楚地证明了大部分光线是由大量年轻恒星产生的，而不是落在星系中心的超大质量黑洞上的物质，后者看起来要小得多。

极高的亮度和年轻恒星激发高亮度的事实相结合，使JADES-GS-z14-0成为迄今为止发现的早期宇宙之中大质量星系快速形成的最显著证据。

论文的第一作者Stefano Carniani博士说：“JADES-GS-z14-0现在成了宇宙早期星系快速形成的原型，宇宙能在短短3亿年内创造出这样一个星系，实在令人惊叹。”

科学家们利用詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外摄谱仪获得了遥远星系JADES-GS-z14-0的光谱，以便精确测量它的红移，从而确定它的年龄。红移可以通过一个被称为莱曼-阿尔法断裂的临界波长的位置来确定。这个星系的历史可以追溯到宇宙大爆炸后不到3亿年。资料来源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）

甚至在第一批詹姆斯韦伯望远镜的图像中就出现了令人惊讶的早期星系蓬勃发展的证据，而且在其执行任务的头两年中，这种证据还在不断增加。这一趋势与大多数天文学家在詹姆斯韦伯望远镜发射前对星系形成理论的预期背道而驰。

JADES-GS-z14-0是高级深河外星系巡天团队一年多前首次发现的一个谜团，因为它在视场中与一个前景星系的距离很近，团队无法确定这两个星系是不是相临。但在2023年10月，该团队进行了更深入的成像--用詹姆斯韦伯望远镜的近红外相机对该区域进行了整整5天的拍摄，并使用了旨在更好地分离早期星系的滤光片。

亚利桑那大学的教授Kevin Hainline说：“我们无法用任何合理的方式来解释这个星系只是一个近距离星系的邻居。”

该星系位于詹姆斯韦伯望远镜的中红外仪器进行超深度观测的区域。其在中红外波段的亮度是早期宇宙中氢甚至氧原子发射的信号。

由亚利桑那大学Jakob Helton领导的第二篇有关这一发现的论文的共同作者Zihao Wu说：“尽管这个星系如此年轻，但它已经在努力创造我们地球人所熟悉的元素了。”

研究小组信心倍增，随后获得了每个星系的光谱，并证实了他们的希望：JADES-GS-z14-0 确实是一个破纪录的星系，而更暗的候选星系 JADES-GS-z14-1 也几乎同样遥远。

由加州大学圣克鲁斯分校教授Brant Robertson和Ben Johnson领导的第三篇论文研究了这一早期星系群的演化过程。

Johnson说:“这个惊人的天体表明，早期宇宙中星系的形成非常迅速和激烈。詹姆斯韦伯望远镜将使我们能够发现更多这样的星系，也许在宇宙更年轻的时候。这是研究星系如何开始形成的绝佳机会。”

三篇文章均已在预印本网站上发表。

责任编辑：杨伯顺

牧夫新媒体编辑部

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