詹姆斯韦伯太空望远镜证实在早期宇宙中发现的明亮星系比预期的要多

这一发现改变了我们对宇宙最神秘时代之一的理解。

事实证明，早期宇宙中明亮的星系比预期的要多。

图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI

天文学家就该领域一个颇具争议的话题公布了新证据：早期宇宙中存在的明亮星系的数量，特别是在大爆炸后的前 6 亿年内。哈勃表明这个数字高于预期，但地面观测结果不同意这一评估。现在，JWST 的新观测表明哈勃的分析是正确的。

这些星系是从最大的哈勃最亮再电离星系 (BoRG) 纯平行巡天中选出的。他们来自 200 个不同的视线，以确保样本具有普遍性，而不仅仅是来自幸运点。它们的距离是基于它们的颜色，JWST 通过测量这些星系的光谱来计算颜色，确认超过 50% 的 BoRG 确实来自遥远的宇宙。

“我在最近的研究中发现的亮点是，我们确实拥有如此多的明亮星系，这对于了解再电离如何发生非常重要，”加州大学洛杉矶分校的索菲亚·罗哈斯·鲁伊斯博士在第 32 届大会上介绍了这项工作本周在南非举行的国际天文学联合会会议告诉 Science-News.dev。

再电离是宇宙的一个尚未完全了解的早期时代。一旦宇宙足够冷却，即大爆炸后约 40 万年，氢原子就能够保留其电子。它们不再像第一个质子出现以来那样被电离。

这种中性氢气使宇宙变得不透明，但当时并没有太多可看的东西。第一批星星尚未开始闪耀。第一批恒星和第一个星系花了数千万年的时间才形成。这些恒星发出了大量的紫外线，这些光再次电离了氢，从而实现了再电离。

这就是 BoRG 如此重要的原因。就像《星际迷航》中的博格一家一样，对于中性氢来说，抵抗是徒劳的。它们的光将电子从氢原子核中夺走。新的研究表明，虽然整体上很聪明，但人口也有很大的多样性。这些天体不仅以恒定的高速率形成恒星，而且还经历着恒星形成的爆发。具有不同恒星形成历史的更明亮的星系描绘了早期宇宙的特定图景。

如果早期明亮的星系很少，那么它们必须做大量的工作才能使整个宇宙重新电离。这意味着它们是极大改变宇宙的强者。但随着恒星形成速度的加快，越来越多的天体轮流变得明亮，整个过程可能会更加温和。

“当你观察这些星系的丰度时，你可以准确地判断再电离是否发生得很快或更顺利。我们现在看到丰度更高，进展更加顺利，”罗哈斯·鲁伊斯博士告诉 Science-News.dev。

因此，JWST 似乎支持了哈勃的初步分析，即早期宇宙中存在更明亮的星系。目前尚不清楚为什么地面天文台没有看到这些星系，但正如罗哈斯·鲁伊斯指出的那样，“从地面进行红外天文学非常困难。找到这个特定的星系群可能真的很难。或者也许他们在污染评估中更加保守，这是公平的，因为我们确实有很多红外线污染物。”

Rojas Ruiz 博士还负责将天文学带入哥伦比亚农村社区 (BARCo) 项目，该项目是国际天文学联盟 - 天文学促进发展办公室的一部分。