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韦伯太空望远镜发现神秘的超大古老星系

天文学家发现古老的庞大星系ZF-UDS-7329，其包含的恒星质量是银河系的4倍。（Swinburne University of Technology）

天文学家发现了一个古老的庞大星系，可追溯至宇宙初期，其包含的恒星质量是银河系的4倍。当时还没有足够的暗物质供恒星形成，所以该星系被视为不应该存在的星系。此一发现颠覆了既有的宇宙模型与理论。

澳洲斯威本科技大学（Swinburne University of Technology）在2月15日发布的新闻稿中指出，由该校特聘教授格莱兹布鲁克（Karl Glazebrook）所领导的国际研究团队藉由詹姆斯‧韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）观测到这个被命为ZF-UDS-7329的古老星系。

ZF-UDS-7329可追溯至115亿年前，但它拥有相当古老的恒星群，其形成时间还要早15亿年，也就是在130亿年前的宇宙初期。科学家相信，宇宙是在138亿年前的大爆炸之后诞生的。

天文学家认为最早的恒星在暗物质晕（dark matter halo）附近形成，而这项观测结果颠覆了目前的模型，因为暗物质还没有积累到足够的浓度来促使恒星形成。

格莱兹布鲁克说：“我们追踪这个特殊的星系已有7年了。我们用地球上最大的两台望远镜观察它好几个小时，想知道它的年龄有多大。但它太红、太暗，我们无法测量。最后，我们不得不离开地球，用韦伯太空望远镜来确认它的性质。”

星系的形成理论是支撑现代天体物理学的基本范式，它预示宇宙初期的大质量星系数量会大幅下降。现在，天文学家观测到早在宇宙大爆炸后的10亿到20亿年就存在的大质量静态星系，这颠覆了以前的理论模型。

格莱兹布鲁克说：“这在很大程度上是一个团队的努力，从我们在2010年开始的红外巡天调查致使我们确认这个星系是不寻常的，到我们在凯克天文台（W. M. Keck Observatory）和甚大望远镜（Very Large Telescope）上花了很多时间尝试，但都未能确认它。直到最后一年，我们花了巨大的精力才弄清楚如何处理韦伯太空望远镜的资料并分析这个光谱。”

负责韦伯太空望远镜数据光谱分析的纳纳亚克拉（Themiya Nanayakkara）博士说，这项研究突破了天文学家目前对星系形成和演化的理解之界限。

他说：“现在的关键问题是，它们如何在宇宙的早期形成得如此之快，以及当宇宙其他区域形成恒星时，什么神秘机制突然阻止它们形成恒星。”

在这项研究中，国际射电天文研究中心（ICRAR）西澳大学（University of Western Australia）节点的拉戈斯（Claudia Lagos）副教授在建立暗物质浓度演变理论模型方面发挥了关键作用。

拉戈斯说：“星系的形成在很大程度上取决于暗物质的聚集方式。这些质量极大的星系在宇宙中如此之早出现，对我们的宇宙学标准模型提出了重大挑战。”

她解释说，这是因为他们认为，容纳这些大质量星系的巨大暗物质结构尚未形成。他们需要更多的观测来了解这些星系可能有多常见，以及了解这些星系到底有多大。

格莱兹布鲁克希望，这项研究能为人们了解暗物质物理学打开一个新的大门。

上述研究成果于2月14日发表于《自然》（Nature）期刊上。