新發現:宇宙早期最大天體含幾十億顆恆星

【2024年03月15日訊】(記者陳俊村報導)天文學家藉由美國國家航空航天局(NASA)的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)觀測到宇宙初期最大的星系,它成長得比原先預期得快許多。這有助於改寫天文學家對星系形成和演化的認知並修正既有的宇宙模型

澳洲墨爾本大學(University of Melbourne)在3月12日發布的新聞稿中指出,由該校天文學家參與的研究團隊使用韋伯太空望遠鏡觀測到宇宙大爆炸5億年後的原始星系

科學家相信,宇宙是在138億年前的大爆炸後誕生的,迄今有138億年的歷史。

該團隊觀測到尚在幼兒時期的宇宙。他們發現,那個時期的星系比先前預期的更巨大和成熟,這有助於改寫他們對星系形成和演化的認知。

該團隊表示,他們最近對宇宙初期的星系Gz9p3進行了史無前例的精細觀測。Gz9p3幾年前以光點的樣子出現在哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)中。觀測能力比較先進的韋伯太空望遠鏡讓天文學家在宇宙誕生5.1億年後觀測到它。

韋伯太空望遠鏡是迄今最大和觀測能力最強的太空望遠鏡。(NASA)

該團隊發現,對於初期的宇宙而言,Gz9p3比他們預期的更巨大和成熟。它已經含有幾十億顆恆星,是迄今已知宇宙初期最大的天體,比當時的任何其他星系大10倍。

這些觀測結果顯示,Gz9p3能達到這麼大的尺寸,它的恆星一定成長得比人們先前認為得快許多,而且更有效率。

宇宙初期最遙遠的合併星系之一

Gz9p3不但是宇宙初期最大的星系,它也是宇宙初期最遙遠的合併星系之一。韋伯太空望遠鏡所拍攝的圖片顯示,Gz9p3呈現出兩個星系在合併時通常會出現的型態,但它的合併尚未結束。

當兩個像這樣的巨大天體合併時,它們會在合併的過程中拋棄一些物質。這些物質讓天文學家獲悉,Gz9p3是最遙遠的合併星系之一。

z9p3是在宇宙誕生5億年後的最大星系,也是當時正在合併中最明亮的星系。左邊的圖片呈現它的中心區域有兩個核心。(University of Melbourne)

藉由韋伯太空望遠鏡,天文學家進一步檢視Gz9p3的光譜,便可得知該星系內部的恆星組成。這樣的光譜學非常精細,可以讓他們看到這些古老恆星的特徵。

在光譜中偵測到的特定元素(包括矽、碳和鐵)顯示,這樣的古老恆星群一定存在,才能讓該星系充滿大量的化學物質。

對於Gz9p3的觀測表明,在宇宙初期,星系能藉由合併很快地累積質量,而其恆星形成的效率高於人們所預期的。

該團隊說,經由韋伯太空望遠鏡對Gz9p3與其它星系的觀測正使天文學家調整宇宙初期的模型

研究人員博伊特(Kit Boyett)說:「我們的宇宙學不一定是錯誤的,但我們對星系如何迅速形成的認知可能是錯誤的,因為它們比我們相信的更巨大。」

他說,隨著越來越多星系被觀測到,研究宇宙初期的天文學家正從探索階段進入到有足夠樣本可以開始建立和修正新模型的階段。

上述研究成果於3月7日發表在《自然-天文學》(Nature Astronomy)期刊上。

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