“红色怪物”星系 挑战现有星系形成理论

【大纪元2024年12月05日讯】(大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导)天文学家过去一直认为,宇宙中星团、星系和恒星的生成,基本都循着一个标准的“模型”。但近期三个与银河系差不多大小的“红色怪物”的被发现,打破了这一理论。

由瑞士日内瓦大学(UNIGE)与美国太空总署(NASA)组成的国际团队,通过詹姆斯‧韦伯望远镜(JWST)观察目前人类认知的宇宙边缘,想藉近红外相机和棱镜(NIRCam/grism)测量星系的精确距离和恒星质量,同时分析宇宙诞生后的10亿年模样。

研究团队选择36个由大量尘埃构成的星系进行分析。这些星系因其独特的红色和突出的发射线而被选中,这表明它们质量巨大且被尘埃明显遮挡,大多数星系都符合星系形成的理论模型(拉姆达冷暗物质模型)。

不过,其中三个“红色怪物”(red monster)星系的影像引起研究人员的注意。它们不仅是成熟的星系,还是质量和体积巨大的星系,里面灰尘含量高,且有异常高的恒星形成率,是后来宇宙中形成的星系的2到3倍。

另外,这三个质量巨大星系,将自身的50%气体(氢气和一些物质)转化为恒星。而人们现在观测到的多数星系,大多是将自身的20%的气体转化为恒星。

这次观测结果,可以说打破过去的星系形成理论模型,让天文学家一度认为这三个“红色怪物”不应该存在。

过去,天文学家在理论模型的基础上认为,早期形成的星系是无法在短时间内快速生成大星系,因为里面的恒星生成率,要比其它年轻的星系低上许多,因此这些老年星系在体积和质量上,应该无法与银河系相比拟。

虽然“红色怪物”加速成长的确切原因依然是个谜,但天文学家猜测它们可能是基于更丰富的气体、更快的气体冷却速率,或其它尚未了解因素导致的。

研究人员表示,未来他们会利用JWST和阿塔卡马大型毫米及次毫米波阵列(ALMA)、北方扩展毫米阵列(NOEMA)和深度JWST光谱,去观察这些超大“红色怪物”,以便进行更深入的了解。该研究论文于11月13日发表在《自然》科学杂志上,共获得107家媒体的报导。

该论文的主要作者、日内瓦大学理学院天文学系的博士后研究员肖梦媛(Mengyuan Xiao,音译)对该校新闻室说,“我们的发现正在重塑我们对早期宇宙中星系形成的理解。现在这些研究结果表明,早期宇宙中的星系,可以用我们意想不到的效率形成恒星。‘红色怪物’只是我们探索早期宇宙的新时代的开始。”

巴黎萨克雷CEA研究主任大卫‧埃尔巴兹(David Elbaz)博士解释说,“这些‘红色怪物’的巨大特性在韦伯望远镜观测之前,几乎无法确定存在。因为它们被大量尘埃蒙蔽,导致光学上几乎是不可见的。”

论文的合著者、巴斯大学物理系河外天文学教授斯蒂恩‧伍兹(Stijn Wuyts)在一份声明中表示,“三个如此巨大的怪物,已经生成一个奇妙的谜题。因为过去认为正常的星系在演化过程中,大都倾向于限速步骤,只让部分的气体转化成恒星,但这些红色怪物似乎避开这个限制。”◇

责任编辑:连书华#

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