这可能是人类见过的最遥远、定义明确的螺旋星系

来自韦伯太空望远镜的新图像揭示了巨大的古老螺旋星系。

韦伯太空望远镜以与人类相似的方式迎来了新年，它捕捉到了天空中绚丽多彩的图像。好吧，并不是完全“在天空中” —— 韦伯本身距离地球有一百万英里，而它的目标还要远得多。但最先进的太空天文台最近拍摄到了两个巨大的螺旋星系，其中一个似乎是迄今为止发现的最远的星系。

研究人员撰写了关于这两个巨大螺旋星系的论文，目前都存放在预印本服务器arXiv上。其中一个古老的星系被命名为“A2744-GDSp-z4”；另一个更遥远的叫做“Zhúlóng”（烛龙），以中国神话中的红色的神龙命名。这两个螺旋星系都是新发现的，是设计宏伟的螺旋星系，一种具有非常明确的臂的螺旋星系。臂不太清晰的螺旋星系被称为絮状螺旋星系。作为参考，我们的银河系是一个棒旋星系，尽管研究人员继续研究它的确切结构以及最适合它的标签。

“A2744-GDSp-z4”可以在韦伯拍摄的合成图像中看到。该星系的质量约为140亿个太阳质量，其结构在其年龄范围内的发展令人惊讶。这个星系的存在表明，即使在大爆炸后15亿年 —— 也就是说，在宇宙存在的早期 —— 也存在着连接良好的螺旋星系。虽然我们的眼睛可能不完全清楚旋臂，但你可以辨认出它的大致形状，尤其是在最左边的图像中。这个星系是在Abell 2744星系团中发现的，它是韦伯最早的科学目标之一，之前也发现过类似的遥远星系。

“Zhúlóng”，这篇文章顶部的粉红色图片，是“迄今为止已知的最遥远的带有螺旋臂的凸起+盘状星系”，根据论文。它的质量与银河系相似（高于这样一个早期星系的平均水平），恒星形成率相对较低。这个宏伟设计的螺旋每年只产生大约66个太阳质量。当与之前的韦伯望远镜数据结合时，这一发现很有趣，这些数据表明古代星系金属贫乏，气体含量很高。也许Zhúlóng，尽管它的规模很大，但缺乏正确的资产来加快恒星形成的速度。

最高级的宏伟设计螺旋非常遥远，这就是为什么它们在韦伯图像中显得如此像素化。韦伯望远镜之所以能观测到如此遥远的物体，部分原因在于它利用了引力透镜 —— 一种具有强烈引力的时空区域，可以使光线弯曲，从而让我们看到它们背后的物体。当光线弯曲时，它会被重新聚焦 —— 放大 —— 用于像韦伯这样的望远镜。

换句话说，尽管大质量星系看起来像块污迹，但这些图像令人惊叹，韦伯的功能完全正常。望远镜拍摄到的附近星系的图像更加清晰。下图展示了韦伯的仪器如何揭示一个宏伟设计螺旋星系的不同方面。左边的图像是由韦伯的近红外相机（NIRCam）拍摄的，而右边的图像是由望远镜的中红外成像仪MIRI拍摄的。NIRCam捕捉新形成恒星发出的温暖光，而MIRI捕捉星系中来自冷尘埃和气体颗粒的光。这里显示的星系比本文中讨论的古老星系要清晰得多，因为它离我们更近，只有2700万光年远。

韦伯继续动摇我们对早期宇宙相对于星系演化的理解，这一成就是由望远镜非凡的感知能力实现的。韦伯可以透过巨大的气体云看到最微弱和遥远的光，使研究人员能够对早期宇宙中的物体进行成像。在过去的两年里，韦伯拍摄了宇宙大爆炸后几亿年形成的星系，并提出了关于这些结构如何在长时间内展开的新问题。

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