科技日报记者 张梦然
天文学家利用美国国家航空航天局（NASA）与欧洲空间局（ESA）联合运营的詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST），观测到一个在大爆炸后仅7亿年就形成的星系“自内向外”的生长过程。这个星系尽管体积只有银河系的百分之一，但在早期宇宙中却显得异常“成熟”。该研究成果发表在最新的《自然·天文学》杂志上。
天文学家通过韦布望远镜观察了早期宇宙中一个星系“自内向外”的生长过程，该星系形成于大爆炸后仅7亿年。 图片来源：韦布高级河外星系深空巡天计划（JADES）团队
类似于现代的大都市，该星系核心区域恒星密集，而其“郊区”则恒星较为稀疏。目前，星系边缘的新恒星形成正在加速，这标志着它正在向外扩展。
这是迄今为止发现的最早的由核心向外围扩张的星系生长模式。在韦布望远镜投入使用之前，科学家无法对宇宙历史如此早期阶段的星系生长进行详细研究。而通过对类似星系的研究，可以增进人们对于这些结构如何从原始气体云演化为今天所见的复杂形态的理解。
当代星系主要通过两种机制成长：一种是吸入或吸积气体以形成新恒星；另一种则是通过与较小星系的合并。至于早期宇宙是否采用不同的成长机制，这个问题需要韦布望远镜帮助揭开谜底。
此次发现的星系拥有一个高密度的核心，其中心密度堪比当今巨大的椭圆星系，而后者的恒星数量是前者的千倍之多。但随着星系规模增长，外围恒星形成率显著提升。这种增长模式曾被理论模型预测过，现在人类终于得以亲眼见证。
“韦布望远镜之所以对天文学界意义重大，原因之一在于我们现在能够观察到过去只能通过建模预测的现象。”论文合著者、卡文迪什实验室的威廉·贝克说。
他们利用韦布望远镜收集的不同波长的光谱信息，估算出恒星总质量和当前的恒星形成速率并进行了建模。据估计，星系边缘的恒星质量大约每1000万年翻一番，这一速度远远超过银河系的每100亿年翻一番。
团队表示，星系如何随时间而演变是天体物理学中一个关键问题。近千万年来，人们已积累了大量相关数据，而现在借助韦步望远镜，已可以追溯至数十亿年前，探索宇宙最初的10亿年。
总编辑圈点：
文中有一句话令人印象深刻：我们现在能够观察到过去只能通过建模预测的现象。詹姆斯·韦布空间望远镜于2021年年底发射升空，被称为有史以来最复杂的科学设备之一。有了它，人类可以对更遥远、更古老的宇宙进行更精细研究。此次，科研人员通过韦布望远镜，观测到一个古老星系自内向外的生长过程，对了解星系演变有重要意义。如今，天文望远镜已经进入了全波段时代，人们用各种方式去看、去听、去找寻宇宙形成演化的秘密。