大质量早期星系的发现违背了先前对宇宙的理解

在早期宇宙中发现的六个大质量星系正在颠覆科学家以前对宇宙中星系起源的理解。

“这些物体比任何人预期的都要大得多，”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授Joel Leja说，他模拟了来自这些星系的光。“我们预计在这个时间点只会找到微小的，年轻的婴儿星系，但我们已经发现了像我们一样成熟的星系，以前被认为是宇宙的黎明。

利用美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜发布的第一个数据集，国际科学家团队发现了像银河系一样成熟的物体，当时宇宙只有当前年龄的3%，大约在大爆炸后500亿至700亿年。该望远镜配备了红外传感仪器，能够探测最古老的恒星和星系发出的光。Leja解释说，从本质上讲，望远镜使科学家能够及时看到大约13亿年，接近我们所知道的宇宙的起点。

“这是我们迄今为止的第一次瞥见，所以重要的是我们对所看到的保持开放的心态，”Leja说。“虽然数据表明它们可能是星系，但我认为这些物体中的一些很有可能是被遮蔽的超大质量黑洞。无论如何，我们发现的质量意味着在我们宇宙的这个时期，恒星的已知质量比我们以前想象的要大100倍。即使我们将样本减半，这仍然是一个惊人的变化。

在今天(22月<>日)发表在《自然》杂志上的一篇论文中，研究人员展示了这六个星系比任何人预期的要大得多的证据，并质疑科学家以前对宇宙之初星系形成的理解。

“大质量星系形成在宇宙历史上非常早就开始的启示颠覆了我们许多人认为是既定科学的东西，”Leja说。“我们一直在非正式地称这些物体为'宇宙破坏者'——到目前为止，它们的名字一直名副其实。

Leja解释说，该团队发现的星系是如此巨大，以至于它们与99%的宇宙学模型存在紧张关系。解释如此高的质量需要改变宇宙学的模型或修改对早期宇宙中星系形成的科学理解 - 星系最初是恒星和尘埃的小云，随着时间的推移逐渐变大。他补充说，这两种情况都需要从根本上改变我们对宇宙如何形成的理解。

“我们第一次研究了早期的宇宙，不知道我们会发现什么，”Leja说。“事实证明，我们发现了一些意想不到的东西，它实际上给科学带来了问题。它使早期星系形成的整个画面受到质疑。

12月<>日，美国宇航局发布了詹姆斯韦伯太空望远镜的第一批全彩图像和光谱数据。韦伯是太空中最大的红外望远镜，旨在观察宇宙的起源，其高分辨率使其能够观察哈勃太空望远镜太旧，太远或太暗的物体。

“当我们获得数据时，每个人都开始潜入其中，这些巨大的东西很快就出现了，”Leja说。“我们开始做建模，并试图弄清楚它们是什么，因为它们是如此之大和明亮。我的第一个想法是我们犯了一个错误，我们会找到它并继续我们的生活。但我们还没有发现这个错误，尽管我们做了很多尝试。

Leja解释说，确认团队发现并减轻任何剩余担忧的一种方法是拍摄大质量星系的光谱图像。这将为团队提供真实距离的数据，以及构成星系的气体和其他元素。然后，该团队可以使用这些数据来更清楚地描绘星系的外观，以及它们的真正质量。

“频谱会立即告诉我们这些事情是否真实，”Leja说。“它将向我们展示它们有多大，它们有多远。有趣的是，我们希望从詹姆斯·韦伯那里学到所有这些东西，而这远非榜首。我们发现了一些我们从未想过要问宇宙的东西 - 它发生得比我想象的要快得多，但我们在这里。

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