科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

天文學(xué)家利用美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）與歐洲空間局（ESA）聯(lián)合運(yùn)營(yíng)的詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡（JWST），觀測(cè)到一個(gè)在大爆炸后僅7億年就形成的星系“自?xún)?nèi)向外”的生長(zhǎng)過(guò)程。這個(gè)星系盡管體積只有銀河系的百分之一，但在早期宇宙中卻顯得異常“成熟”。該研究成果發(fā)表在最新的《自然·天文學(xué)》雜志上。

類(lèi)似于現(xiàn)代的大都市，該星系核心區(qū)域恒星密集，而其“郊區(qū)”則恒星較為稀疏。目前，星系邊緣的新恒星形成正在加速，這標(biāo)志著它正在向外擴(kuò)展。

這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最早的由核心向外圍擴(kuò)張的星系生長(zhǎng)模式。在韋布望遠(yuǎn)鏡投入使用之前，科學(xué)家無(wú)法對(duì)宇宙歷史如此早期階段的星系生長(zhǎng)進(jìn)行詳細(xì)研究。而通過(guò)對(duì)類(lèi)似星系的研究，可以增進(jìn)人們對(duì)于這些結(jié)構(gòu)如何從原始?xì)怏w云演化為今天所見(jiàn)的復(fù)雜形態(tài)的理解。

當(dāng)代星系主要通過(guò)兩種機(jī)制成長(zhǎng)：一種是吸入或吸積氣體以形成新恒星；另一種則是通過(guò)與較小星系的合并。至于早期宇宙是否采用不同的成長(zhǎng)機(jī)制，這個(gè)問(wèn)題需要韋布望遠(yuǎn)鏡幫助揭開(kāi)謎底。

此次發(fā)現(xiàn)的星系擁有一個(gè)高密度的核心，其中心密度堪比當(dāng)今巨大的橢圓星系，而后者的恒星數(shù)量是前者的千倍之多。但隨著星系規(guī)模增長(zhǎng)，外圍恒星形成率顯著提升。這種增長(zhǎng)模式曾被理論模型預(yù)測(cè)過(guò)，現(xiàn)在人類(lèi)終于得以親眼見(jiàn)證。

“韋布望遠(yuǎn)鏡之所以對(duì)天文學(xué)界意義重大，原因之一在于我們現(xiàn)在能夠觀察到過(guò)去只能通過(guò)建模預(yù)測(cè)的現(xiàn)象。”論文合著者、卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的威廉·貝克說(shuō)。

他們利用韋布望遠(yuǎn)鏡收集的不同波長(zhǎng)的光譜信息，估算出恒星總質(zhì)量和當(dāng)前的恒星形成速率并進(jìn)行了建模。據(jù)估計(jì)，星系邊緣的恒星質(zhì)量大約每1000萬(wàn)年翻一番，這一速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)銀河系的每100億年翻一番。

團(tuán)隊(duì)表示，星系如何隨時(shí)間而演變是天體物理學(xué)中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。近千萬(wàn)年來(lái)，人們已積累了大量相關(guān)數(shù)據(jù)，而現(xiàn)在借助韋步望遠(yuǎn)鏡，已可以追溯至數(shù)十億年前，探索宇宙最初的10億年。

總編輯圈點(diǎn)：

文中有一句話令人印象深刻：我們現(xiàn)在能夠觀察到過(guò)去只能通過(guò)建模預(yù)測(cè)的現(xiàn)象。詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡于2021年年底發(fā)射升空，被稱(chēng)為有史以來(lái)最復(fù)雜的科學(xué)設(shè)備之一。有了它，人類(lèi)可以對(duì)更遙遠(yuǎn)、更古老的宇宙進(jìn)行更精細(xì)研究。此次，科研人員通過(guò)韋布望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)到一個(gè)古老星系自?xún)?nèi)向外的生長(zhǎng)過(guò)程，對(duì)了解星系演變有重要意義。如今，天文望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)進(jìn)入了全波段時(shí)代，人們用各種方式去看、去聽(tīng)、去找尋宇宙形成演化的秘密。