JWST 捕捉到前所未有的星系“前传”

即使是最高的树木、最大的蓝鲸，甚至是巨大的闪亮恒星，都曾经是婴儿。原恒星是能量的炽热核心，终有一天会变成恒星和星系。宇宙历史的形成时期，即大爆炸后数十亿颗恒星和星系形成和聚集的时期，迄今为止还超出了我们的理解范围。

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现在，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 确认了一个由七个星系组成的原星系团的距离，该星系团形成于大爆炸后仅 6.5 亿年，天文学家称之为红移 7.9。该研究结果于 4 月 24 日发表在《天体物理学杂志快报》上，是“迄今为止最早通过光谱证实属于发展中星系团的星系”。

根据收集到的数据，天文学家团队计算了这个新生星系团的未来发展。它的大小和质量可能会增长到与后发座星系团相似的程度，后发座星系团是现代宇宙中最密集的星系团之一。

“这是一个非常特殊、独特的星系加速演化场所，韦伯太空望远镜为我们提供了前所未有的能力来测量这七个星系的速度，并有信心地证实它们是结合在一起形成一个原星系团，”论文合著者、加州理工学院 IPAC 天文学家 Takahiro Morishita 在一份声明中说道。

JWST 的近红外光谱仪 (NIRSpec) 捕捉到了关键测量数据，以确认这些星系的总距离以及它们在暗物质晕内移动的高速。它们在太空中的移动速度超过每小时 200 万英里，即每秒超过 600 英里。

掌握这些光谱数据后，天文学家便可以建模并绘制出该星系群未来发展直至现代宇宙的轨迹。如果它确实符合预测并最终与后发座星系团相似，那么它最终可能会成为已知最密集的星系群之一。

“我们可以看到这些遥远的星系就像不同河流中的小水滴，我们可以看到它们最终都将成为一条大河的一部分，”合著者、意大利国家天体物理研究所天文学家贝内黛塔·武尔卡尼在一份声明中说。

据 NASA 介绍，星系团是已知宇宙中质量最大的聚集地。它们可以极大地扭曲时空结构。这种扭曲称为引力透镜，可以对星系团之外的物体产生放大效果。这使得天文学家可以透过星系团看过去，就像它是一个巨大的宇宙放大镜一样。这项研究的团队能够利用这种放大效果，透过潘多拉星系团来观察原星系团。

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探索潘多拉和后发座等大型星系团如何首次形成在历史上一直很困难，因为宇宙的膨胀将光波从可见光波长延伸到红外线。詹姆斯·韦伯太空望远镜的精密红外仪器就是为了填补宇宙起源时期的这些空白而开发的。

该团队预计，詹姆斯·韦伯太空望远镜与美国宇航局南希·格雷斯·罗曼太空望远镜的高分辨率、广角巡天任务之间的未来合作将带来更多关于早期星系团的研究结果。罗曼将能够识别更多的原星系团候选星系，而詹姆斯·韦伯太空望远镜则可以使用其光谱仪器进行后续验证。目前，罗曼任务计划于 2027 年 5 月启动。

“现在有了韦伯望远镜，我们现在可以梦想着进行科学研究，这真是太神奇了，”论文合著者、加州大学洛杉矶分校天文学家托马索·特鲁在一份声明中说。“在这个距离如此遥远的地方，有七个星系组成的小原星系团，我们的光谱确认率达到百分之百，这展示了未来绘制暗物质图谱和填补宇宙早期发展时间线的潜力。”

更正（2023 年 8 月 25 日）：之前的故事称后发座星系团是一个单一星系，但事实上它是一个由近 1,000 个星系组成的星系团。