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3到4億年宇宙大爆炸後存在的這兩個星系
天文學家在美國國家航空航天局(NASA)最新太空望遠鏡早期發佈的圖像中﹐發現了可能是有史以來最遙遠的兩個星系。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的早期科學工作包括一個名為「Grism Lens Amplified Survey from Space」(GLASS)的項目。通過該項目﹐天文學家正在仔細觀察「阿貝爾2744」(Abell 2744)星系團﹐阿貝爾2744星系團質量巨大﹐導致其引力能夠扭曲周圍的空間並充當引力透鏡﹐放大其背後更遠星系的圖像。
以哈佛-史密松森天體物理中心諾漢·奈杜(Rohan Naidu)為首的天文學家們在GLASS項目第一批數據中發現了兩個候選星系﹐分別命名為GLASS-z11和GLASS-z13。星系命名緣由是天文學家測量了兩個星系的紅移分別為11和13。紅移是衡量一個星系的光因宇宙膨脹而被拉伸的程度﹔紅移越高星系光源就離我們越遠﹐星系存在時間越早。紅移11和13意味著我們看到的兩個星系存在於134億年前﹐兩個星系分別在宇宙大爆炸發生後的4億年和3億年誕生。
研究結果還未有定論﹕兩個星系的紅移只能根據星系光的顏色﹐通過韋伯空間望遠鏡的近紅外相機(NIRCam)進行測量。確定星系紅移後﹐天文學家可以分析每個星系的光譜。光譜可謂是每個星系的「條形碼」﹐可以測量星系存在多少種波長的光﹐決定有多少特定原子和分子發出的光被紅移。
目前已經安排韋伯太空望遠鏡的近紅外光譜儀(NIRSpec) 進行此項研究。如果研究工作能夠證實明顯的紅移﹐那這兩個星系對天文學家來說將是天外之喜。目前﹐GLASS項目勘測的太空區域為50平方弧分(整個月球為31平方弧分)﹐而在這個勘測區域中已經發現了兩個紅移11及以上的星系。
越來越多的高紅移星系被發現表明宇宙早期的發光的星系比預期更常見。奈杜的團隊寫道﹐這次勘測也暗示韋伯太空望遠鏡將會發現更多類似的星系﹐也許會在未來的觀測中發現離我們更遙遠的星系。
定位這些發光的早期星系很重要﹐因為星系快速形成的現象表明星系可用作追蹤早期宇宙中星系形成的區域。由於星系是在物質最集中的地方形成的﹐繪製這些早期星系的地圖也將告訴我們大爆炸後幾億年常規物質和暗物質的分佈。另一個令人驚訝的發現是﹐GLASS-z11是細長並帶有一個新螺旋盤。現存經證實的最遙遠的星系GN-z11似乎也有一個螺旋盤。雖然大多數已發現的高紅移星系通常看起來都是塊狀的﹐但GLASS-z11和GN-z11表明星系結構有可能發展得相當快。
相比於銀河系﹐GLASS-z11和GLASS-z13不太大。銀河系直徑約10萬光年﹐包含約2000億顆恆星。然而﹐GLASS-z11和GLASS-z13在它們所處的時代是很大的﹐直徑在3000到4500光年之間﹐包含的恆星總質量相當於10億個太陽﹐其中許多恆星的亮度都很高。
根據星系形成的各種理論﹐在我們看到星系圖像後的一段時間裡﹐GLASS-z11和GLASS-z13將通過和其他星系合併變得更大了﹐可能發展成了龐大的橢圓星系。與此同時宇宙膨脹也令GLASS-z11和GLASS-z13距離我們更遠了﹐如今這兩個星系距離我們超過320億光年遠﹐遠遠超出任何望遠鏡能夠觀測的範圍。
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