天文学家利用韦布望远镜观测到迄今最大规模星系群样本

IT之家 5 月 20 日消息，一个国际天文学家团队日前利用詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST）在名为 COSMOS Web 的天区中，观测到了迄今为止最大规模的星系群样本。这一成果标志着银河系外天文学领域的一个重大突破，为研究星系的形成与演化以及宇宙的大尺度结构提供了前所未有的见解。

据IT之家了解，该研究团队通过观测回溯到宇宙比现今地球年龄还小的时期，捕捉到了从大约 120 亿年前到 10 亿年前的图像。他们即将在《天文学与天体物理学》（A&A）期刊上发表的新图像目录包含了近 1700 个星系群。其中，一幅距离地球超过 60 亿光年的星系团图像已被欧洲航天局（ESA）选为“本月天文图片”。

“我们能够真正观察到宇宙中最早形成的星系。”来自阿尔托大学的 Ghassem Gozaliasl 教授表示，他领导了此次星系群探测团队的研究工作。“我们利用詹姆斯・韦布空间望远镜探测到了 1678 个星系群或原星系团，这是迄今为止探测到的最大且最深的星系群样本。凭借这一样本，我们可以研究在过去 120 亿年宇宙时间里，星系群中星系的演化过程。”

詹姆斯・韦布空间望远镜于 2022 年开始运行，作为目前最大的空间望远镜，其更高的分辨率和更强的灵敏度使天文学家能够比以往更远、更清晰地观测宇宙。由于光以有限的速度传播，物体距离我们越远，我们所看到的其图像在时间上就越久远。通过观测极其微弱且遥远的星系 —— 本数据集中最微弱的星系比人眼能看到的亮度还要暗 10 亿倍 —— 该团队得以一窥早期宇宙中星系的模样。

Gozaliasl 解释说，星系群和星系团是充满暗物质、热气体以及常常拥有超大质量黑洞的巨大中心星系的复杂环境。“这些成分之间的复杂相互作用在塑造星系的生命周期以及推动星系群和星系团本身的演化中起着关键作用。通过揭示这些宇宙结构更完整的历史，我们可以更好地理解这些过程是如何影响大质量星系以及宇宙中最大结构的形成和增长的。”

星系并非均匀分布在宇宙中，而是聚集在由纤维和墙壁连接的密集区域，形成了一种被称为宇宙网的巨大结构。真正孤立的星系极为罕见，大多数星系都存在于包含三到几十个星系的星系群中，或者存在于更大的星系团中，这些星系团可能包含数百甚至数千个被引力束缚在一起的星系。我们所在的银河系就属于一个名为本星系群的小型星系群，其中还包括仙女座星系以及数十个较小的星系。

“就像人类一样，星系也会聚集在一起形成‘家族’。”Gozaliasl 解释道，“星系群和星系团非常重要，因为它们内部的星系可以相互作用并合并，从而导致星系结构和形态的转变。研究这些环境还有助于我们理解暗物质的作用、超大质量黑洞的反馈以及填充星系间空间的热气体的热历史。”

由于新的目录涵盖了从 10 亿年前到 120 亿年前的观测数据，科学家可以将宇宙中最早的结构与相对较现代的结构进行比较，从而更深入地了解星系群及其演化过程。研究星系群的历史还有助于天文学家理解位于其中心的巨大、最亮的星系（BGGs）是如何通过反复合并形成的，这也是 Gozaliasl 近期多篇论文深入探讨的领域。

“当我们深入观测宇宙深处时，会发现星系的形状更加不规则，并且正在形成大量恒星。而接近我们所处的时代时，恒星形成处于我们所说的‘熄灭’状态 —— 星系的结构更加对称，如椭圆形或螺旋形星系。看到星系形状在宇宙时间中的变化，这非常令人兴奋。我们可以开始解答许多关于宇宙中发生了什么以及星系是如何演化的问题。”Gozaliasl 表示。