詹姆斯·韦伯太空望远镜发现不应该存在的

　　这六个星系可能会迫使天文学家重写宇宙学书籍。(Image credit: NASA, ESA, CSA, I. LABBE)

　　据美国太空网（By Tereza Pultarova）：没人预料到他们。他们不应该在那里。现在，没有人能解释它们是如何形成的。

　　在詹姆斯·韦伯太空望远镜(韦伯或JWST)早期观测活动中获得的深空图像中，几乎与银河系一样大且充满成熟红色恒星的星系似乎分散在各处，这让天文学家们感到头疼。

　　这些星系，在基于韦伯第一次数据发布的一项新研究中被描述，是如此遥远，以至于在强大的望远镜中它们看起来只是微小的红色点。通过分析这些星系发出的光，天文学家确定他们在大爆炸后仅5亿至7亿年的宇宙婴儿期观察到了它们。

　　这样的早期星系本身并不令人惊讶。天文学家预计，在宇宙脱离所谓的黑暗时代后不久，第一个星团就会出现。黑暗时代是宇宙存在的头4亿年，当时只有一层厚厚的氢原子雾弥漫在太空中。

　　但是在韦伯图像中发现的星系看起来大得惊人，而且其中的恒星也太老了。新的发现与现有的关于宇宙在早期是如何看起来和进化的想法相冲突，并且与韦伯的较弱的前任哈勃太空望远镜的早期观察不匹配。

　　宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授乔尔·莱贾是这项研究的作者之一，他在一封电子邮件中告诉Space.com说:“我们对早期宇宙中的星系类型有着特殊的期望:它们年轻又小。“以前用哈勃和其他仪器对早期宇宙的研究往往会发现早期的小型蓝色婴儿星系:这些物体刚刚从原始宇宙汤中形成，它们自己正在建造它们早期的恒星和结构。”

　　年轻的恒星通常发出明亮的蓝光。随着年龄的增长，恒星在燃烧完燃料并冷却下来时会发出更红的光。在韦伯用来发现的古老星系中，天文学家们没有预料到会看到古老的红色恒星。他们也没有想到会发现比十亿个太阳还要大的星系。但是在韦伯的深层视野中发现的那些红色的点看起来比那个大50倍，Leja说。

　　“在我们的样本中，最大质量的星系估计比我们的银河系质量低[两到四倍]，”Leja写道。“这令人震惊——我们发现了像我们自己的星系一样大的候选星系，而当时宇宙只有它现在年龄的3%。”

　　Leja说，在天文学家开始重写宇宙学理论来解释这些星系如何在大爆炸后如此迅速地聚集在一起之前，他们必须确保他们正在看的奇怪的红点不是别的东西。然而，Leja说，大多数替代解释也需要全新的概念。

　　“例如，早期宇宙中的恒星可能会因缺乏重元素而以奇特的方式发光，也许我们没有将这些纳入我们的模型中，”Leja写道。“或者，也许我们对恒星如何局部形成的理解，例如，作为恒星质量的函数，有多少恒星从气体中形成，在早期宇宙中完全不适用。这些东西的发现也会令人兴奋，也会颠覆我们对早期宇宙中恒星形成的理解——只是以一种非常不同的方式。”

　　揭示这些令人困惑的星系的图像是由韦伯的近红外相机(NIRCam)获得的，作为宇宙进化早期释放科学(CEERS)计划的一部分。天文学家计划很快将韦伯的镜子再次转向这些星系，这一次，获得那些遥远点的光谱。光谱根据波长组成分解观察到的光，从而揭示其来源的化学和物理性质。

　　“最重要的是光谱给出了这些物体非常精确的距离，”Leja说。这些物体的“距离”和“身份”是相关的:如果我们知道距离，我们就可以确定身份，反之亦然。所以光谱会很快告诉我们假设是否正确。”

　　仅仅在韦伯团队发布了来自大天文台的第一批观测结果的六个多月之后，科学家们已经面临着重写他们关于早期宇宙的理论的挑战。

　　Leja在宾夕法尼亚大学的一份声明中说:“我们第一次观察了非常早期的宇宙，但不知道我们会发现什么。”“原来我们发现了一些意想不到的东西，这实际上给科学带来了问题。它对早期星系形成的全貌提出了质疑。”

　　这项研究发表在周三(2月22日)的《自然》杂志上。