韦伯揭示银河系的古老孪生星系在宇宙黎明时闪闪发光

美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜发现了萤火虫闪光星系，这是一个年轻的宇宙实体，可能类似于初期的银河系。这项发现得益于韦伯惊人的分辨率和引力透镜，揭示了 10 个耀眼的星团，它们最终可能会演变成球状星团。这项研究为星系的形成提供了重要的一瞥，表明星系既在内部生长，又通过碰撞生长。

天文学家首次发现了一个仍在形成的星系，如果我们能“让时钟倒转”到我们星系发展时的重量，它的重量与我们的银河系大致相同。新发现的这个星系，萤火虫闪闪星系，正在聚集和形成恒星，存在于大爆炸后约 6 亿年。由于一种被称为引力透镜的自然效应，该星系被拉伸和扭曲，这使得研究人员能够收集到更多关于其内容的信息。（在韦伯图像的某些区域，该星系被放大了 40 倍以上。）图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Chris Willott（加拿大国家研究委员会）、Lamiya Mowla（韦尔斯利学院）、Kartheik Iyer（哥伦比亚）

美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜探测并测量了一个遥远星系的质量，该星系存在于宇宙大爆炸后仅 6 亿年。这个新发现的星系被称为萤火虫闪光星系，可能与银河系在其形成初期的样子相似。

萤火虫星云上散布着十个明亮的星团，这可能为早期星系的形成提供线索。科学家认为，星系可能最初是由碎裂的星团形成的，其中一些星团演变成了我们今天看到的球状星团。

这幅图描绘了萤火虫闪光星系在宇宙大爆炸后约 6 亿年的样子，当时它没有受到引力透镜这一自然效应的拉伸和扭曲。这一概念基于美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的图像和数据。图片来源：美国宇航局、欧洲航天局、加拿大航天局、拉尔夫·克劳福德 (STScI)、拉米亚·莫拉 (韦尔斯利学院)、纪尧姆·德普雷 (圣玛丽大学)

这项研究成果发表在《自然》杂志上，由前邓拉普研究所博士后研究员 Lamiya Mowla 和 Kartheik Iyer 领导。Mowla 现在是马萨诸塞州韦尔斯利学院的助理教授，而 Iyer 是纽约哥伦比亚大学的 NASA 哈勃研究员。

多伦多大学 David A. Dunlap 天文学和天体物理系教授兼系主任 Roberto Abraham 也参与了这项研究。他是加拿大 NIRISS 无偏星系团调查 (CANUCS) 团队的一员，该团队在这一发现中发挥了关键作用。在接受 A&S News 采访时，Abraham 分享了这一发现对宇宙最早星系的启示：

罗伯托·亚伯拉罕。图片来源：多伦多大学

通过将目光投向萤火虫闪耀星系，韦伯如何帮助我们了解以前未知的宇宙事物？

韦伯望远镜的分辨率和灵敏度使我们能够清晰细致地研究极其遥远的物体，例如最初吸引我们来到萤火虫星系的那些闪亮星团。由于一种被称为强引力透镜的自然效应，我们还可以“放大”。在这种情况下，前景中的星系团增强了其后面的萤火虫星系，就像一个巨大的放大镜。

借助韦伯望远镜，我们可以回到过去，观察像萤火虫闪光这样的遥远物体，并发现其中的物体可能是年轻的球状星团，如今它们被视为数百万颗古老恒星的密集群。目睹如今古老的事物在遥远的过去诞生令人震惊。看到其中 10 个以这种方式形成，使萤火虫闪光成为了解星系形成和成长最早阶段的金矿。

研究人员利用韦伯望远镜的图像和数据得出结论，如果我们能够“时光倒流”地测量萤火虫星系形成时的重量，那么它的质量将与我们的银河系相同。为什么知道萤火虫星系的“重量”很重要？

它让我们瞥见了宇宙非常年轻时年轻星系的重量。今天的星系质量要大得多。我们早就知道这一点了，但韦伯让我们弄清楚它们是如何变得更大，以及它们是如何在其中产生如此多恒星的。在一些模型中，恒星通过内部过程缓慢形成，而在其他模型中，它们形成于小星系中，这些小星系相互碰撞并变大。像萤火虫一样的星系告诉我们，这两种情况都在发生，但后者的过程可能占主导地位。

2022 年，CANUCS 团队利用韦伯望远镜发现了已知最遥远的球状星团，他们将其命名为“火花星系”。这次新发现如何建立在前一次发现的基础上？

我们在 2022 年研究的 Sparkler 星系中看到的小光点（即“闪光”）在发出光时已有 40 亿年历史，与当时宇宙的年龄相似。90 亿年后，在今天的宇宙中，我们确切地知道它们是什么样子：今天的球状星团。对于新的 Firefly Sparkle 星系，我们更接近增长的起点，因此我们不能 100% 确定星系中的小光点会演变成什么。

你可以说，观察 Sparkler 星系就像观察一个蹒跚学步的小孩：你很确定一个蹒跚学步的小孩最终会长大成人。但观察 Firefly Sparkle 星系就像观察一个胚胎：各种动物的胚胎看起来都差不多，所以在这种情况下，这些闪光会变成什么样子就更加难以确定了。

您对韦伯的下一步计划有什么期待？

更像是，接下来有什么事情让我不兴奋地想用韦伯望远镜看呢？韦伯望远镜传来的所有数据和图像让我感到欣喜若狂——感觉就像宇宙正在向我们透露一些相当大的秘密，而我们现在还活着真是幸运。

在这种情况下，我们需要找到更多与 Sparkler 和 Firefly Sparkle 类似的系统的例子，才能完全确信 Firefly Sparkle 中的这些小光点确实是非常年轻的球状星团。我们现在得到的是一个绝佳的起点！加拿大在星系形成和球状星团研究方面有着悠久的历史，所以我期待看到我们继续沿着这条道路前进。

编译自/ScitechDaily