與銀河系極其相似的年輕的星系

2020-09-09 老鐵一起嗨

歐洲南方天文臺（ESO）與之合作的使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列（ALMA）的天文學家揭示了一個極為遙遠、非常年輕的星系，看起來像銀河系。

該星系距離地球很遙遠，它花了超過120億年的時間才能到達地球，就像只有14億年的歷史一樣，這與宇宙早期所有星系都是不穩定的理論相矛盾。

這一出乎意料的發現挑戰了人們對星系形成方式的理解，為人們對宇宙的過去提供了新的見解。

這一結果代表了銀河系形成領域的一項突破，表明科研人員在附近的旋渦星系和銀河系中觀察到的結構已經存在了120億年前。

德國天文學物理學家領導了發表在《自然》上的研究。

儘管天文學家研究的星系SPT0418-47似乎沒有旋臂，但它至少具有銀河系的兩個典型特徵，旋轉盤和凸起，大群恆星緊緊圍繞銀河系中央。

這是在宇宙歷史的早期第一次出現凸起，使SPT0418-47看起來像最遙遠的銀河系。

最大的驚喜是發現這個星系實際上與附近的星系非常相似，這與模型和先前的，較不詳細的觀測結果完全相反。

在早期的宇宙中，年輕的星系仍處於形成過程中，因此研究人員期望它們是混沌的，並且缺乏像銀河系這樣的更為成熟的星系所特有的獨特結構。

研究諸如SPT0418-47之類的遙遠星系對人們了解星系如何形成和演化至關重要。

當宇宙只有其當前年齡的10％時，這個星系距離地球如此之遙，因為它的光花了120億年才能到達地球。

通過研究，人們可以回到這些年輕星系剛剛開始發展的時代。

由於這些星系相距甚遠，因此即使是最強大的望遠鏡也無法進行詳細的觀測，因為這些星系看上去很小且很暗。

該團隊通過使用附近的星系作為強大的放大鏡來克服了這一障礙，這種效果被稱為引力透鏡，使ALMA能夠以前所未有的細節觀察遙遠的過去。

在這種情況下，來自附近星系的引力會扭曲並使來自遙遠星系的光線彎曲，從而使它顯得畸形和放大。

引力透鏡化的遙遠星系由於其幾乎精確的對準而表現為附近星系周圍的近乎完美的光環。

研究小組使用一種新的計算機建模技術，根據ALMA數據重建了遙遠星系的真實形狀及其氣體運動。

當科研人員第一次看到SPT0418-47的重建圖像時，他們簡直不敢相信一個藏寶箱正在打開。

他們發現的結果非常令人困惑：儘管以很高的速度形成恆星，因此是高能過程的地點，但SPT0418-47是有史以來在宇宙早期觀察到的最有序的星系盤。

這一結果是非常出乎意料的，並且對他們認為星系的演化具有重要意義。

但是，天文學家注意到，即使SPT0418-47具有類似於人們今天看到的旋渦星系的圓盤和其他特徵，他們仍希望它演化成與銀河系截然不同的星系，並加入橢圓星系。

這一出乎意料的發現表明，早期的宇宙可能不像以前所認為的那樣混亂，並且引發了關於大爆炸後這麼短的時間內如何形成一個秩序井然的星系的許多問題。

ALMA的這一發現是繼5月份宣布的較早發現，該發現是在相似距離處看到一個巨大的旋轉圓盤。

由於透鏡效應，SPT0418-47的細節更為細膩，除了圓盤外還有凸起，使其與銀河系比以前研究的更加相似。

未來的研究，包括使用ESO的超大型望遠鏡，將試圖揭示這些「嬰兒」盤狀星系的真正典型，以及它們通常是否比預期的混亂，從而為天文學家們探索星系如何演化開闢了新途徑。

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