韦伯证实早期宇宙中有两个非常明亮的星系

在宇宙历史的前 5 亿年中，第一批恒星和星系形成，为宇宙播下了重元素的种子，并最终使星系际介质重新电离。NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜之前的观测发现，早期恒星形成星系的候选星系数量惊人地多，其红移高达 z≈16(大爆炸后仅 2.5 亿年)。使用韦伯的新光谱数据，宇宙演化早期发布科学(CEERS) 调查的天文学家已经确认了两个 z>11 的非常明亮的星系的红移，但也证明了另一个建议 z≈16 的候选星系的 z=4.9。

“太空中的物体不会印有时间戳，”德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家史蒂文·芬克尔斯坦和他的同事说。

“为了推断我们观察到的光何时离开物体，天文学家测量了它的红移，即由于它远离我们的运动而改变的颜色量。”

“因为我们生活在一个不断膨胀的宇宙中，我们看的时间越远，物体的红移就越高。”

“对红移(以及大爆炸之后的时间)的最初估计是基于光度测定，即使用少量宽频率滤波器的图像中的光亮度。”

“这些估计是利用 CEERS 在最初分配给望远镜第一个观测季节的时间内收集的数据做出的。”

为了获得更准确的估计，CEERS 团队申请使用韦伯的近红外光谱仪 (NIRSpec) 仪器进行后续光谱测量，该仪器将物体的光分成许多不同的窄频率，以更准确地识别其化学成分、热量输出、固有亮度和相对运动。

他们观察了几个高红移星系，包括梅西星系，它是已知最遥远星系的候选星系。

根据韦伯最新的光谱数据，梅西星系的红移为 z=11.4。

天文学家还发现，CEERS-93316(最初估计在 z≈16 处观测到的星系)具有更温和的红移 z=4.9(大爆炸后 10 亿年)。

事实证明，CEERS-93316 中的热气体在与氧和氢相关的几个狭窄频带内发出了如此多的光，使得星系看起来比实际情况要蓝得多。

这种蓝色的投射模仿了天文学家预计在非常早期的星系中看到的标志性特征。

这是由于光度测量方法的一个怪癖，该怪癖只发生在红移约为 4.9 的物体上。

“这是一个奇怪的案件。在通过光谱观察到的数十个高红移候选者中，这是真正的红移远小于我们最初猜测的唯一实例，”芬克尔斯坦博士说。

“这个星系不仅呈现出不自然的蓝色，而且比我们当前模型预测的宇宙早期形成的星系要亮得多。”

“解释宇宙如何能够这么快地创造出如此巨大的星系确实具有挑战性。”

“所以，我认为这可能始终是最有可能的结果，因为它是如此极端，如此明亮，在如此明显的高红移下。”

该团队的研究结果于 2023 年 8 月 14 日发表在《自然》杂志上。