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科学家发现距地球330亿光年星系，正形成恒星
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/11/512453.shtm
·天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜，在潘多拉星系群内发现迄今为止所能观测到的第二和第四遥远的星系，距离地球近330亿光年。这两个星系很年轻，成分中几乎没有金属，而且生长迅速，正在形成恒星。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机已证实迄今为止观测到的第二和第四遥远的星系（UNCOVER z-13和UNCOVER z-12）。这些星系位于潘多拉星系群。
天文学家利用美国航空航天局（NASA）詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，在潘多拉星系群（Pandora’s Cluster, Abell 2744）内发现迄今为止所能观测到的第二和第四遥远的星系。这些星系距离地球近330亿光年，可帮助人类深入了解最早的星系是如何形成的。相关研究11月13日发表在《天体物理学杂志快报》。
这两个星系是潘多拉星系群的60000个光源之一。之所以选择研究这一空间区域，部分原因是它位于几个星系团的后面，这些星系团会产生一种叫作引力透镜的自然放大效应，聚焦并放大了经过附近的任何光线，提供了星系团背后的放大视图。
由宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的国际研究小组对该区域的深场图像进行跟踪，确认了这些星系的距离，并通过詹姆斯·韦伯太空望远镜提供的新光谱数据对两个星系进行了性质判定。研究小组估计，詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到的光是这两个星系在宇宙约3.3亿岁时发出的，经过大约134亿光年的旅行才被詹姆斯·韦伯望远镜捕捉。研究人员表示，由于宇宙在膨胀，这两个星系目前距离地球约330亿光年。
观测到这两大星系对人类探索宇宙有何重大意义？论文第一作者、宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院博士后学者王冰洁说，人类对早期宇宙知之甚少，只有通过这些非常遥远的星系才能了解那个时代的情况，并检验我们关于早期星系形成和成长的理论。对这些新星系及其特性的研究揭示了早期宇宙中星系的多样性，以及人们能从中学到多少。
来自这些星系的光要经过长时间才能到达地球，这为人类了解过去提供了窗口。宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授乔尔·莱亚（Joel Leja）表示，这些早期星系就像灯塔，它们发出的光很古老，光线穿过构成早期宇宙的稀薄氢气，“只有通过它们的光，我们才能开始理解支配宇宙黎明附近星系的奇异物理。”
值得注意的是，这两个星系比之前位于这些极端距离上的3个星系要大得多，其中一个星系直径约2000光年，相比之下，银河系的直径约为10万光年。研究人员称，在深场图像中，在这一距离上确认的其他星系显示为红色圆点，而这些新星系的体积更大，看起来像花生和蓬松的球。但目前尚不清楚星系大小的差异是由于恒星的形成方式还是它们形成后发生了什么。“这些早期星系预计由类似的物质形成，但它们已经显示出彼此非常不同的迹象。”王冰洁说。
正如研究人员所预料的那样，这两个星系很年轻，成分中几乎没有金属，而且生长迅速，正在形成恒星。“最早的元素就是在早期恒星内核的聚变过程中形成的。”乔尔·莱亚表示，“这些早期星系没有金属等重元素是有道理的，因为它们是制造这些重元素的第一批工厂。当然，它们必须得足够年轻并且正在形成恒星，才能成为第一批星系。确认星系特性是对我们模型的一个重要检验，有助于证实大爆炸理论的整个范式。”
詹姆斯·韦伯望远镜为寻找第一批星系而建造。研究人员提出，其强大的红外仪器应该能够探测到更远的星系，如果它们存在的话。
