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美国宇航局/欧空局/加拿大航天局詹姆斯韦伯太空望远镜首次探测到并“称量”了一个星系，该星系不仅在大爆炸后约 6 亿年就已存在，而且其质量与我们银河系在同一发展阶段的质量相似。
韦伯在宇宙历史的这一时期探测到的其他星系质量要大得多。这个星系被昵称为“萤火虫闪光”，周围闪烁着星团——总共有 10 个——研究人员对每个星团都进行了详细研究。他们的研究成果发表在《自然》杂志上。
“我没想到，一个在宇宙早期就存在的星系竟然能分解成这么多不同的组成部分，更别说发现它的质量与我们星系在形成过程中的质量相似了，”论文共同第一作者、马萨诸塞州韦尔斯利学院助理教授拉米亚·莫拉 (Lamiya Mowla) 说道。“这个微小星系内部发生了太多事情，包括恒星形成的许多不同阶段。”
韦伯能够对该星系进行足够详细的成像有两个原因。一是宇宙的优势：一个巨大的前景星系团通过一种被称为引力透镜的自然效应大大增强了遥远星系的外观。再加上望远镜对红外光进行高分辨率成像的专长，韦伯提供了有关该星系内容的前所未有的新数据。
“如果没有引力透镜的帮助，我们就无法分辨出这个星系，”论文共同第一作者、纽约哥伦比亚大学 NASA 哈勃研究员 Kartheik Iyer 说道。“根据目前的物理学，我们知道会出现这种情况，但令人惊讶的是，我们真的看到了它。”
莫拉在韦伯太空望远镜拍摄的照片中发现了这个星系，他被它闪闪发光的星团所吸引，因为闪闪发光的星团通常表明它们非常团块状且结构复杂。由于这个星系看起来像温暖夏夜里的“闪光”或一群萤火虫，他们将其命名为萤火虫闪光星系。
研究小组模拟了如果星系的图像没有被引力透镜拉伸，星系会是什么样子，结果发现它就像一个细长的雨滴。星系内悬浮着两个星团，顶部有两个，底部有八个。“我们的重建显示，活跃形成的恒星团被其他未分解恒星的漫射光包围着，”伊耶尔说。“这个星系确实处于组装过程中。”
韦伯的数据显示，萤火虫闪闪星系较小，属于低质量星系。它需要数十亿年才能形成完整的重量和独特的形状。“韦伯向我们展示的大多数其他星系都没有被放大或拉伸，我们无法单独看到它们的‘构建块’。而萤火虫闪闪星系，我们正目睹一个星系是如何一砖一瓦地组装起来的，”莫拉说。
伸展而闪亮，准备进行仔细分析
由于该星系的图像被扭曲成一个长弧，研究人员很容易就找出了 10 个不同的星团，它们发出了该星系的大部分光线。它们在这里以粉色、紫色和蓝色的色调呈现。韦伯图像中的这些颜色及其支持光谱证实，该星系中的恒星形成并非一次性发生，而是在时间上交错发生的。
“这个星系拥有多种多样的星团，在宇宙如此早期的阶段，我们竟然能够分别看到它们，这真是太神奇了，”加拿大国家研究委员会的克里斯·威洛特 (Chris Willott) 说道，他是该研究报告的合著者，也是该观测项目的首席研究员。“每团恒星都处于不同的形成或演化阶段。”
该星系的投影形状表明，其中的恒星还没有稳定地进入中央凸起部分或薄而扁平的圆盘，这也是该星系仍在形成的另一个证据。
研究人员无法预测这个混乱的星系将如何在数十亿年的时间里形成和发展，但研究小组证实有两个星系“悬挂”在一个狭窄的范围内，可能会影响它在数十亿年的时间里如何形成质量。
萤火虫闪光距离其第一个伴星仅 6,500 光年，而其第二个伴星相距 42,000 光年。作为参考，完整形成的银河系直径约为 100,000 光年——这三个伴星都可容纳其中。它的伴星不仅距离非常近，研究人员还认为它们还相互绕行。
每次一个星系经过另一个星系时，气体就会凝结并冷却，从而形成团块状的新恒星，增加星系的质量。“人们早就预测，早期宇宙中的星系是通过与其他较小星系的连续相互作用和合并而形成的，”论文合著者、日本京都大学博士生 Yoshihisa Asada 说。“我们可能正在见证这一过程。”
“这只是詹姆斯·韦伯太空望远镜将发现的众多此类星系中的第一个，因为我们才刚刚开始使用这些宇宙显微镜，”团队成员、斯洛文尼亚卢布尔雅那大学的 Maruša Bradač 补充道。
“就像显微镜让我们看到植物的花粉一样，韦伯望远镜惊人的分辨率和引力透镜的放大能力让我们看到了星系内部的微小碎片。我们的团队现在正在分析所有早期星系，结果都指向同一个方向：我们还没有更多地了解这些早期星系是如何形成的。”
该团队的研究依赖于韦伯的加拿大 NIRISS 无偏星团调查 (CANUCS) 的数据，其中包括来自 NIRCam（近红外相机）的近红外图像和来自 NIRSpec（近红外光谱仪）上的微快门阵列的光谱。CANUCS 数据有意覆盖了美国宇航局哈勃太空望远镜在其星团透镜和超新星调查与哈勃计划中拍摄的区域。
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发表于 2024-12-12 13:35:51