科学家发现宇宙初期星系进食气体催生恒星

科学家发现宇宙初期正在形成的星系。此为艺术家所绘制的示意图。（NASA）

科学家发现三个宇宙初期的星系，它们可能正在形成。这些星系大量进食四周的气体，而这些气体将能促使星系内的恒星诞生。

美国国家航空航天局（NASA）在5月23日发布的新闻稿中指出，藉由分析该局的詹姆斯‧韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）所取得的资料，研究人员发现，三个宇宙初期的星系可能正在活跃地形成。当时宇宙的年龄只有4亿至6亿年。

韦伯太空望远镜的观测资料显示，这些星系被气体包围着。研究人员猜想这些气体几乎全部是氢和氦，它们是最早存在于宇宙中的元素。

韦伯太空望远镜的仪器非常敏感，以至于它们可以侦测到这些星系四周有不寻常数量的密集气体。这些气体最终会促成星系内的新星形成。

丹麦哥本哈根大学（University of Copenhagen）宇宙黎明中心（Cosmic Dawn Center，简称DAWN）的天体物理学助理教授海因茨（Kasper Heintz）说：“如果没有韦伯太空望远镜，我们就无法观测到这些非常早期的星系，更不要说获知这么多有关其形成的讯息。”

在韦伯太空望远镜的图片中，这些星系看起来像模糊的红色污迹，这就是为什么光谱这个额外的资料对研究人员做出结论很重要。这些光谱显示，来自这些星系的光被大量中性的氢气吸收。

这项研究的报告撰写人之一、DAWN的天体物理学副教授沃森（Darach Watson）表示，这些气体一定是分布得很广，而且覆盖星系的很大一部分。它们会持续冷却并凝结成块，然后形成新的恒星。

宇宙在诞生几亿年后经历了再电离时代（Era of Reionization），变得很不一样。恒星与星系之间的气体大多是不透明的。宇宙各地的气体只有在大爆炸发生（指宇宙诞生）大约10亿年之后才变得透明。这是因为星系中的恒星使其附近的气体升温和电离，最终导致这些气体变得完全透明。

经由比对韦伯太空望远镜的资料与恒星形成的模型，研究人员也发现，这些星系中的恒星主要都是年轻的恒星。沃森说，这意味着这些星系还没有足够的时间生成其大多数的恒星。

这项研究的另一名报告撰写人、DAWN的天体物理学副教授布拉默（Gabriel Brammer）说：“在韦伯太空望远镜启用之前，这些遥远星系的图片和资料是不可能取得的。”

在未来，研究人员仍有很多问题有待解决。比如说，这些星系的中央和周围有多少气体?它们是原始的气体，或含有比较重的元素?

海因茨说，研究的下一步是建立星系的大型统计样本，并详细地量化其特征的普及程度和引人注目的地方。

上述研究成果于5月24日发表在《科学》（Science）期刊上。