尋找宇宙早期星系，或許可以求助“潘多拉”……

詹姆斯韋伯空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)兩個迄今為止最遙遠的星系

這兩個星系，被引力透鏡放大，星系的特征，能支持大爆炸理論中描述的星系形成的基本理論。

詹姆斯韋伯空間望遠鏡觀測到的潘多拉星團。潘多拉星團可作為發(fā)現(xiàn)新星系的引力透鏡。

（圖像來源：宇航局，航天局，加拿大航天局，I. Labbe（斯威本科技大學），R. Bezanson（匹茲堡大學），A. Pagan（空間望遠鏡研究所））

由詹姆斯韋伯空間望遠鏡的鷹眼觀測到的第二和第四遙遠的星系，支持大爆炸理論中描述的星系形成理論。

多虧已知編號為埃布爾2744，別稱為潘多拉星團的星團組成一個巨大的引力透鏡，強力幫手，使發(fā)現(xiàn)這兩個遙遠星系成為可能。潘多拉星團距我們35億光年遠，星團巨大的引力將時空扭曲，放大了更遠處星系發(fā)出的光線。使用詹姆斯韋伯空間望遠鏡，通過潘多拉星團這一宇宙透鏡的放大作用，賓夕法尼亞州立大學歐柏麗自然科學學院的王冰杰和詹姆斯韋伯空間望遠鏡UNVOVER項目（再電離時代前超深近紅外光譜儀和近紅外成像儀觀測項目）的團隊成員觀測到迄今為止紅移最高的兩個星系。

宇宙紅移是光波長的拉伸，由持續(xù)膨脹的宇宙引發(fā)。星系越遙遠，隨著宇宙的持續(xù)膨脹，來自該星系的光穿越空間，光的波長被拉伸得更長，再進入我們的視線。隨著不同的波長都這樣被拉長，他們從更密集的藍波段區(qū)間來到更發(fā)紅的紅波段區(qū)間，最終進入光譜中不可見的近紅外區(qū)域。在大爆炸之后3到4億年之間存在的星系發(fā)出的光線都被拉伸到人類看不見的近紅外波段，但這些光線能被詹姆斯韋伯空間望遠鏡的近紅外成像儀和近紅外光譜儀探測到。

王和她的團隊也識別出了這兩個高紅移星系的透鏡影像。一個編號為UNCOVER-z13（z是紅移的代號），紅移值是13.079，已確認是已知的第二遙遠的星系。（已證實最遙遠的星系是JADES-GS-z13-0，2022年也是由詹姆斯韋伯空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)，紅移值13.2）。我們能看到UNCOVER-z13是因為大爆炸之后它才存在了3.3億年。

另一個最近發(fā)現(xiàn)的星系UNCOVER-z12，紅移值12.393，在所有已知的遙遠星系中排第四。我們能觀察到這個星系，也是因為它在大爆炸之后才存在了3.5億年。

埃布爾2744，即潘多拉星團的一張圖像，其中包含詹姆斯韋伯空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)得兩個高紅移的星系的插入圖片。（圖片來源：星團圖像：航天局、揭秘計劃（Bezanson等人）；插圖：航天局、揭秘計劃（王等人）；組合圖像：Dani Zemba/賓夕法尼亞州立大學）

由于外形，這兩個UNCOVER星系與眾不同。其他近似紅移值的星系看起來是點狀，說明很小——直徑只有一兩百光年。而這兩個UNCOVER星系，能觀察到結(jié)構(gòu)?！爸鞍l(fā)現(xiàn)的這個距離的星系，在圖像上都是點狀，”王在采訪中說，“但是我們觀察到的星系，一個是拉長了的，就像花生一樣，另一個像一個蓬松的球?！?/p>

這些星系也更大，UNCOVER-z12有一個大約2000光年的扁盤狀，是我們觀察到同一時期形成的其他星系的6倍大。

“目前還不清楚，尺寸的大小不同是由于星星的形成方式不同，還是在形成之后發(fā)生的事情造成的，但是星系本身的這種多樣性非常有趣”，王說道，“一般認為這些古老的星系是由相似的物質(zhì)演化而來的，但是老早以前他們之間的特征就如此不同。”

盡管從宇宙的早期階段開始，這兩個星系的特點便互不相同，令人震驚，但是新發(fā)現(xiàn)的這兩個星系的共同點是，都強力支持大爆炸模型。大爆炸模型描述了宇宙誕生之后，星系如何從小的規(guī)模開始形成，通過合并其他星系和星云急劇擴大。

這種擴張反過來激發(fā)更多的星星形成，最終增加了星系早期內(nèi)部元素的種類多樣性和數(shù)量豐富性，在其中產(chǎn)生了比氫和氦更重的物質(zhì)。由UNCOVER揭秘的星系——如果忽略這個雙關語——更年輕，規(guī)模更小，重元素更少，正處在形成星星的活躍期，這些都支持“大爆炸理論的整體框架”，Joel Leja在采訪中說。Joel Leja是賓夕法尼亞州立大學天文學和天體物理學的助理教授，是王團隊中的合作研究者。

有趣的是，詹姆斯韋伯空間望遠鏡可以看到比UNCOVER-z13 和-z12更高紅移的星系，也就是說比這兩個星系更年輕——但是在潘多拉星團的引力透鏡下，望遠鏡并沒有探測到。“可能是在更久遠的時間以前星系還沒成形，在更久遠的時間我們什么也發(fā)現(xiàn)不了?！眑eja說，“也可能是我們目前的觀測手段不走運，沒能發(fā)現(xiàn)?！?/p>

天文學家將會持續(xù)觀測，使用多個引力透鏡來開辟新的觀測窗口，進入深空尋找第一批形成

的星系。

BY:Keith Cooper

FY:小白

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