遥远星系揭示早期宇宙新图景

利用阿塔卡马大型毫米波亚毫米波阵列（ALMA）与詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）的强大组合，研究人员发现了位于可观测宇宙边缘的微弱、尘埃遮蔽星系。这些长期难以观测的星系系统，可能代表了星系演化过程中的一个过渡阶段，有助于弥合此前已知星系种群之间的认知空白。

天文学家发现了一群隐藏的尘埃星系，它们形成于宇宙大爆炸后仅十亿年，为了解宇宙早期演化提供了新的视角。

由马萨诸塞大学阿默斯特分校研究人员领衔、来自14个国家的48位天文学家组成的国际合作团队，发现了一组此前未被观测到的富含尘埃且正在形成恒星的星系。这些星系位于可观测宇宙的遥远边缘，其形成时间约为宇宙大爆炸之后十亿年左右；目前科学界普遍认为宇宙大爆炸发生于约137亿年前。

新发现的星系可能代表了星系演化中的一个过渡阶段。它们或许连接了在宇宙早期形成的极为遥远而明亮的星系与那些在大爆炸后约20亿年便已停止形成新恒星的早期宁静（或称死亡）星系。相关研究成果发表于《天体物理学杂志快报》，对现有宇宙演化模型提出了挑战，表明宇宙演化的时间线可能需要重新审视。

我的研究旨在识别并理解一类稀有的、富含尘埃的恒星形成星系，这类星系是在20世纪90年代末期首次被发现的。马萨诸塞大学阿默斯特分校天文学助理教授、该论文第一作者豪尔赫萨瓦拉说道。

这些星系长期以来难以观测，因为它们富含宇宙尘埃。这些尘埃会吸收紫外光和可见光，使得依赖电磁波谱中这些波段的望远镜几乎无法探测到它们。

随着亚毫米波望远镜的发展，观测条件发生了变化。这类望远镜专为探测更长波长的电磁辐射而设计。当星际尘埃吸收紫外光和可见光后，温度升高，并将所吸收的能量以红外辐射的形式重新释放出来。亚毫米波观测设备能够捕捉到这种红外辐射，从而使天文学家得以研究此前难以观测的宇宙区域。

结合ALMA与JWST

为开展研究，萨瓦拉及其同事首先利用位于智利的阿塔卡马大型毫米波亚毫米波阵列（ALMA）。借助ALMA，他们识别出约400个明亮且富含尘埃的星系。

随后，他们利用美国国家航空航天局詹姆斯韦布空间望远镜的近红外数据，在可观测宇宙边缘附近发现了约70个暗弱且富含尘埃的星系候选体。其中大多数此前尚未被探测到。

研究团队随后回到ALMA的观测数据，将数据进行叠加以增强微弱信号。这一方法证实了这些星系确实是形成于近130亿年前的尘埃系统。

十八个新发现的尘埃丰富、正在形成恒星的星系（以红色标示）形成于约130亿年前。图片来源：马萨诸塞大学阿默斯特分校

重新思考恒星形成的时序

除技术成就外，这一发现对理解宇宙早期演化具有重要意义。

尘埃星系是质量巨大的星系，含有大量金属元素和宇宙尘埃，扎瓦拉表示，这些星系十分古老，表明恒星在早期宇宙中就已开始形成，其时间早于当前理论模型的预测。

该研究还表明，这些星系可能与另外两类特殊星系群体存在某种关联。其中一类是宇宙早期形成的、恒星形成活动极为剧烈的超亮星系；另一类则是形成年代较早、质量较大且恒星形成活动已基本停止的宁静星系。

这就好比我们如今拥有了这些稀有星系生命周期的快照，萨瓦拉指出，那些极明亮的星系处于年轻阶段，那些宁静的星系已步入老年阶段，而我们新发现的则正处于青年至成年过渡阶段。

验证这一想法还需开展大量工作。然而，倘若研究团队的解读正确，则表明当前的宇宙演化模型尚不完善，同时也意味着剧烈的恒星形成活动在宇宙历史中开始的时间早于此前科学界的认识。

扎瓦拉强调，该项目依赖于广泛的国际合作，得到了来自世界各地的研究人员和机构的贡献，以及美国国家科学基金会的支持。

ALMA与JWST对红移z∼8以内暗弱尘埃遮蔽恒星形成星系的证认及其与其他星系种群的关联 作者：豪尔赫A萨瓦拉、安德烈亚斯L费斯特、曼努埃尔阿拉维纳、凯特琳M凯西、杰伊汉S卡尔塔尔佩、费利克斯马丁内斯、约翰D西尔弗曼、苏内托夫特、埃塞基尔特里斯特、霍利斯B阿金斯、希多阿尔赫拉、卡琳娜巴博萨、安德鲁J巴蒂斯蒂、加布里埃尔布拉默、蔡峥、雅克琳香槟、妮科尔E德拉科斯、艾伊奇埃加米、范晓晖、马克西米连弗朗科、藤本义信、藤本诚司、史蒂文吉尔曼、加塞姆戈齐利亚斯、桑托什哈里什、金向宇、加贺谷弘树、达山卡卡德、安东尼M科克莫尔、林如丘、刘大中、阿里安娜S朗、乔治奥斯E马格迪斯、辛克莱尔曼宁、克里斯托尔L马丁、杰德麦金尼、罗曼迈耶、朱莉娅罗迪盖罗、维多利亚萨拉萨尔、戴维B桑德斯、马克舒恩托夫、玛格丽塔塔利亚、田中拓海、王飞歌、王武骥、斯蒂芬M威尔金斯、杨金义、尹民锡 发表期刊：《天体物理学杂志快报》 DOI：10.384720418213ae382a

BY: University of Massachusetts Amherst

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自： https://scitechdaily.com/ancient-dusty-galaxies-discovered-at-the-edge-of-the-universe-rewrite-cosmic-history/

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