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時空錯亂:韋布望遠鏡發現一個「穿越」到遠古宇宙的現代星系
2023/04/24

美國康奈爾大學的科學家,近日意外地在詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍攝的照片中,發現了一個盡管誕生只有14億年,其內部的恒星卻已經更替了多代,異常「成熟」的奇怪星系。

研究人員是在研究另外一個被引力透鏡放大了的遙遠星系過程中,發現這個像是從現代穿越到了遠古的星系的。這另外一個星系名叫SPT0418-47,存在于早期宇宙中,是一個富含塵埃的產星星系。

這個星系的影像在前景星系的引力作用下變成了一個環——是為「愛因斯坦環」。意外發現的那個星系則躲藏在這個環內,但在由其他望遠鏡拍攝的照片中,它只是一些噪點。

研究人員分析了韋布提供的光譜數據后,認定在「愛因斯坦環」內隱藏著兩個此前未發現過的光點。這兩個光點來自同一個背景星系。前景星系的引力透鏡效應在形成了「愛因斯坦環」的同時,也放大增亮了這個背景星系的影像并「一式二份」,只是這個星系的影像即使被增強后,其亮度也只及「愛因斯坦環」的1/16。

在分析了這個星系的光譜數據后,研究人員確認它的氫、氮和硫,以及離子碳發射線的紅移值和形成「愛因斯坦環」的背景星系是相同的,都是大約4.2。這表明這兩個星系和地球的距離是相同的,都處于年齡只相當于現代宇宙10%的早期宇宙中。而且它們應該互為「伴侶」。

研究人員給那個暗淡的伴星系編號為SPT0418-SE,認為它和形成「愛因斯坦環」 的SPT0418-47距離只有5千秒差距,只有銀河系和銀河系衛星系「大小麥哲倫云」距離的1/10。這意味著這兩個星系已被引力相互束縛在一起,且很可能正處于融合的過程中。

這兩個星系的質量都屬中等,SPT0418-SE可能較小一些,含有的塵埃也較少,它看起來可能比擁有大量塵埃的「愛因斯坦環」藍一些。研究人員根據鄰近星系的特征分析,它們可能被一個巨大的暗物質暈包裹在內,且暈中可能還存在其他未被發現的星系。

最讓人吃驚的是,較小的伴星系「金屬元素」——比氦和氮重的元素,比如碳、氧和氮的含量非常高,其比例幾乎和我們的太陽相當。但太陽已有40多億年的壽命,其體內包含了多代恒星制造的「金屬元素」。要達到太陽的「金屬元素」 豐度,需要近80億年的積累;而這個星系誕生不過14億年!

這意味著這個星系在宇宙誕生后「短短」十幾億年間就經歷了至少多代恒星的更替。快得讓人不可思議。

研究人員認為,這可能是因為某種原因,導致這個星系內的造星活動異常高效,而且開始得特別早。但究竟是什麼原因就又不得而知了。

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