科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了違背宇宙學(xué)的超大質(zhì)量古代星系

研究人員使用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了三個來自早期宇宙的巨大星系,，這些星系的質(zhì)量與銀河系相當(dāng)，并且以驚人的效率形成恒星,。這一發(fā)現(xiàn)與早期恒星形成緩慢的模型相矛盾，表明早期宇宙中的恒星形成比以前認(rèn)為的要多得多。

日內(nèi)瓦大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的FRESCO程序，發(fā)現(xiàn)了三個存在于宇宙大爆炸后頭十億年內(nèi)的超大質(zhì)量星系。這些星系幾乎與銀河系一樣大,，通過NIRCam/grism光譜儀精確測量了它們的距離和恒星質(zhì)量。結(jié)果顯示,，早期宇宙中的恒星形成效率明顯高于之前的認(rèn)識，挑戰(zhàn)了既定的星系形成模型,。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》雜志上,。

根據(jù)現(xiàn)行的科學(xué)模型，星系逐漸形成在巨大的暗物質(zhì)暈中,，這些暗物質(zhì)暈吸收氣體（原子和分子）形成引力束縛結(jié)構(gòu),。通常，只有大約20%的氣體會轉(zhuǎn)化為星系內(nèi)的恒星,。然而,，新觀測數(shù)據(jù)對這一觀點(diǎn)提出了質(zhì)疑。數(shù)據(jù)顯示,，早期宇宙中巨大的星系形成恒星的速度可能比后來的星系高得多,，生長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于曾經(jīng)的想象。

JWST無與倫比的能力使天文學(xué)家能夠系統(tǒng)地研究非常遙遠(yuǎn)和早期宇宙中的星系,，從而深入了解巨大且被塵埃遮蔽的星系,。通過分析FRESCO調(diào)查中的星系，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大多數(shù)來源都符合現(xiàn)有模型,。但還發(fā)現(xiàn)了三個令人驚訝的質(zhì)量巨大的星系,，其恒星質(zhì)量與今天的銀河系相當(dāng)，形成恒星的效率幾乎是低質(zhì)量對應(yīng)物和后期星系的兩倍,。由于它們含有大量塵埃,，在JWST圖像中呈現(xiàn)出明顯的紅色，被稱為“紅色怪物”,。

肖夢遠(yuǎn)博士表示,，這些發(fā)現(xiàn)正在重塑我們對早期宇宙中星系形成的理解,。巴黎-薩克雷原子能委員會研究主任戴維·埃爾巴茲博士指出，“紅色怪物”的巨大特性在詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡之前很難確定,，因?yàn)樗鼈冇捎趬m埃衰減而無法在光學(xué)上看到,。

國際團(tuán)隊(duì)與詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡一起開發(fā)了一個新項(xiàng)目，系統(tǒng)地分析宇宙歷史最初十億年內(nèi)的完整發(fā)射線星系樣本,。這種方法使團(tuán)隊(duì)能夠?qū)φ麄€星系樣本進(jìn)行精確的距離估計(jì)和可靠的恒星質(zhì)量測量,。日內(nèi)瓦大學(xué)科學(xué)學(xué)院天文系副教授Pascal Oesch解釋說，這些結(jié)果凸顯了NIRCam/光柵光譜的非凡能力,，使我們能夠識別和研究星系隨時間的增長,，并更清楚地了解恒星質(zhì)量在宇宙歷史過程中是如何積累的。

雖然這些發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型并不沖突,，但它們對星系形成理論提出了新的問題,，特別是早期宇宙中“太多、太重”星系的問題,。目前的模型可能需要考慮獨(dú)特的過程,，允許某些早期大質(zhì)量星系實(shí)現(xiàn)如此高效的恒星形成，從而在宇宙的早期非常迅速地形成,。未來利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡和阿塔卡馬大型毫米波陣列 (ALMA) 進(jìn)行的觀測將進(jìn)一步深入了解這些超大質(zhì)量“紅色怪物”,，并揭示此類源的更大樣本。肖孟元博士總結(jié)道,，這些結(jié)果表明,，早期宇宙中的星系可以以意想不到的效率形成恒星，隨著我們更深入地研究這些星系,，它們將為塑造宇宙早期時代的條件提供新的見解,。“紅色怪物”只是探索早期宇宙新時代的開始,。