詹姆斯·韦伯太空望远镜发现的已知最远候选星系

星系团 Abell 2744 的两个区域,其引力放大了来自极远背景星系的光。 颜色由几张红外图像组成,大视场为 2 角分,相当于满月宽度的 1/16。 放大图显示了 GLASS-z10 和 GLASS-z12 星系,其中后者是迄今为止发现的最遥远星系的候选星系。 图片来源:NASA、ESA、CSA、Tommaso Treu (UCLA)、Zolt G. Levay (STScI)。

在詹姆斯·韦伯太空望远镜准备好用于科学研究后不到一周,预印本中就出现了在创纪录距离发现星系的第一份报告,并因此在创纪录的早期发现了星系。 更值得注意的是,这些星系的质量似乎如此之大,以至于挑战了我们对宇宙结构形成方式的理解。

现在,这些报告中的前两份已经过强制性同行评审,并已被科学期刊《天体物理学杂志快报》接受发表,证实了结果的稳健性。 然而,天文学家仍在等待确凿的证据——光谱学。

就在詹姆斯·韦伯太空望远镜于 7 月开始其科学观测的五天后,第一批关于破纪录星系的报告出现了。 还没有出现在科学期刊上,而是出现在预印本服务器 arXiv.org 上,研究人员渴望发表他们的结果,通常会在将手稿提交给期刊的同时上传他们的手稿。

尽管这些文章还没有经过对科学至关重要的同行评审过程,但它们自然引起了媒体的关注。

观察挑战理论

原因不仅是探索的宇宙现在已经变大了。 更有趣的是,这些星系似乎拥有比我们想象的更多的恒星。 事实上,我们对大规模结构怎样随着时间的推移而建立的理解的基本原理受到了挑战; “宇宙学标准模型”。

“从理论的角度来看,观察到的质量非常令人费解,”哥本哈根宇宙黎明中心 (DAWN) 副教授夏洛特梅森解释道。 “我们预计,在找到如此大的星系之前,我们必须搜索更大体积的空间。普通星系根本不应该有时间在大爆炸和大爆炸之间的短时间内积累如此大的质量。我们看到他们的时间。”

梅森是目前已被接受发表的前两篇论文之一的合著者。 这项工作由 INAF Osservatorio Astronomico di Roma 的 Marco Castellano 领导,报告了几个有记录的遥远星系的探测。

该报告与麻省理工学院 Rohan Naidu 领导的另一篇论文同时出现在预印本中,该论文分析了天空中的同一场并发现了几个相同的星系。


有史以来最遥远的候选星系——称为 GLASS-z12——通过两个不同的红外滤光片,分别以 1.5 和 2.0 微米传输光。 白条标记了星系的位置,颜色越深代表光线越多。 由于星系的短波长被包裹气体吸收,因此在 1.5 µm 滤光片中几乎看不见它。 这使天文学家能够估计它的距离。 信用: 。 Naidu, P. Oesch 等人。

一个相当稳健的结果

正如宇宙黎明中心最近发布的新闻稿所详述的那样,用于确定距离的技术是一种快速但有些不可靠的方法,众所周知,这种方法有时会将附近的星系(甚至本地恒星)与非常遥远的星系混淆。 为了确认距离,必须对每个星系进行更耗时的光谱跟踪,其中测量每个光子的确切波长。

尽管缺少光谱,但两个星系(称为 GLASS-z10 和 GLASS-z12)的距离似乎相当明确。 两个不同的团队对同一数据使用两种不同的分析,发现相同的距离,这一事实令人安心。

此外,由 Naidu 团队进行的分析以完全相同的方式用于距离稍远的星系,James Webb 也观察到了这一点,最近由明尼苏达天体物理研究所的 Haley Williams 领导的第三个团队通过光谱证实了这一点.

DAWN 副教授 Gabriel Brammer 参与了 Naidu 团队和 Williams 团队的研究。 他还是用于分析数据的软件的开发人员。 正如天文学中常见的那样,Brammer 的软件是公开可用的,并且是其他天文学家的流行工具。

“我们对几乎与 GLASS-z10 一样远的另一个星系使用了相同的软件和分析。我很高兴看到我们的结果在光谱上得到证实。这证明了分析的能力,并让我们相信推断的结果相当坚固耐用,”Brammer 说。

早期星系演化

尽管星系的巨大质量很难与我们目前对结构形成的理解相协调,但这并不一定意味着我们需要修改宇宙的标准模型。 一些不那么引人注目但仍然很有趣的解释也在酝酿之中:

“我们对早期宇宙的物理条件知之甚少,”Naidu 论文的第二作者、DAWN 副教授 Pascal Oesch 说。 “在宇宙的大部分历史中,星系在形成恒星方面出奇地低效。也许一些未知的机制使早期星系能够更快地形成恒星,或者形成更亮的恒星。”

随着即将到来的光谱学,以及近期对更大空间的观测,这些和类似的神秘星系的真实性质将很快被揭开。