韦伯望远镜捕捉到早期星系形成的作用

来自宇宙黎明中心的天文学家揭示了早期宇宙中詹姆斯韦伯太空望远镜看到的最密集星系区域的性质。他们发现它很可能是一个巨大的银河系样星系的前身，当时它仍然由较小的星系聚集而成。这一发现证实了我们对星系如何形成的理解。

根据我们目前对宇宙结构形成的理解，星系以分层方式形成，小结构首先在早期宇宙中形成，后来合并以建立更大的结构。这是对理论和计算机模拟的预测，并通过对宇宙历史中不同时期的星系的观测来验证。

为了观察最早的结构组装，我们必须尽可能回到过去，从而尽可能远离。但这些来源都非常小且非常微弱，它们的检测需要先进的技术。

在一项新的研究中，今天可能已经进化成一个巨大的银河系大小的星系的早期祖先已被检测到。这组较小的星系被称为CGG-z5，是通过詹姆斯韦伯太空望远镜的名为“CEERS”的观测计划发现的，并且在宇宙只有1亿年的历史时被看到，占其当前年龄的1%。

CGG-z5是使用代码GalCluster发现的，该代码由宇宙黎明中心(DAWN)的理学硕士生Nikolaj Sillassen创建。

“我在研究期间开发了该软件来检测这种结构，现在我们将其应用于CEERS计划的数据，”Nikolaj Sillassen说，他在测试软件时已经发现了一个类似但更近的群体。

“很高兴看到我的代码变得多么有用。

没有詹姆斯·韦伯是不可能的

银河系中最亮的成员是以前用哈勃太空望远镜发现的。但CEERS计划揭示了新的和更小的成员。

“小组的其他成员既小又弱。如果没有詹姆斯韦伯的灵敏度和空间分辨率，我们根本无法检测到它们，“宇宙黎明中心(DAWN)的玛丽居里研究员，当前研究的主要作者Shuowen Jin解释说。

星系群CGG-z5的“未来”究竟是什么，当然是未知的。与其形成一个星系，不如说这个星系群在以后演化成一个大型星系团。还有一种可能性是，成员实际上并不像看起来那么紧密，而是我们碰巧从一端到另一端看到的丝状结构的一部分。

计算机模拟的帮助

为了区分这些情况，需要涉及更耗时的光谱学的更精确的观察。但与此同时，可以从计算机模拟中获得帮助：

“为了更好地了解CGG-z5的性质和演变，我们在大规模流体动力学模拟中寻找类似的结构，”宇宙黎明中心的博士后研究员Aswin Vijiayan说。“我们发现了14个与我们观察到的CGG-z5组物理性质非常匹配的结构，然后在模拟中追踪了这些结构随时间的演变，从早期宇宙到现在的时代。

尽管这14个结构演化的确切展开方式不同，但它们都有相同的命运：大约0.5到1亿年后，它们合并形成一个星系，当宇宙达到当前年龄的一半时，其质量与我们自己的银河系相当。

“鉴于模拟的预测，因此很容易推测CGG-z5系统也将遵循类似的进化路径，并且我们捕获了小星系组装成单个大质量星系的过程，”金硕文说。

“有趣的是，在给定体积的空间中，CGG-z5等早期群体的数量与后期宇宙时代的大质量星系数量相似，”DAWN副教授Georgios Magdis说。“这使得合并的群体在后期作为大质量星系的主要祖先具有吸引力。

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