迄今为止观测到的最远星系的两张近距离图像的合成

詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了迄今为止观测到的两个最遥远的星系(橙红色物体)。右边的星系可以追溯到大爆炸之后的3.5亿年,大爆炸发生在138亿年前。资料来源:科学:NASA、ESA、CSA、Tommaso Treu(加州大学洛杉矶分校);图像处理:Zolt G. Levay (STScI)

利用新的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST),天文学家发现了两个可能是有史以来最遥远星系的主要竞争者。都浮出水面在网上公布的初步结果中在望远镜的科学操作于7月开始后的几周内进行了预印本。经过广泛的审查,包括由于望远镜的更新校准而进行的重新评估,这些结果现在是JWST关于早期宇宙的第一批发现,将在同行评审报告中发表12

研究人员仍然需要通过分析这些星系发出的光的光谱特性来确认这些星系的距离。但如果最初的估计是正确的,来自这些物体的光传播了如此遥远的距离,以至于它们看起来就像大爆炸后的3.5亿到4.5亿年。与JWST的其他发现一起,这些观测表明,星系的形成和演化早于天文学家迄今为止能够探测到的宇宙历史。

纽约罗切斯特理工学院的天文学家Jeyhan Kartaltepe说:“这么早就形成了这么多,这有点令人惊讶。”她说,这挑战了星系在宇宙早期是如何形成的观点。

就像望远镜发现的许多遥远的星系一样,这两个最遥远的星系看起来又小又亮,这表明它们是紧凑的圆盘状物体,而不是分散的。它们的整齐和亮度表明,早期的星系已经由许多恒星形成了组织良好的结构,而不是像哈勃太空望远镜早期研究所显示的那样扭曲和暗淡。

“这太神奇了——我们在早期就看到了如此明亮的星系,”新报告的作者之一、加州大学圣克鲁斯分校的天文学家Garth Illingworth在11月17日的新闻发布会上说。

一场纪录之争

JWST是一个耗资100亿美元的天文台,用红外波长研究宇宙。它的一个特点是能够探测到来自遥远星系的光,这些光由于宇宙的膨胀而被拉伸到更红的波长。天文学家使用一种被称为红移的测量方法来描述星系的确切距离,红移越高表明物体越远。现在发表的一个遥远星系候选星系的红移为10.4或10.6,第二个候选星系的红移为12.2或12.4。后者打破了之前的记录:哈勃发现的一个红移约为11的星系3.

韦伯太空望远镜拍摄到迄今为止观测到的两个最远的星系

利用JWST的深场图像,研究人员已经确定了两个遥远的星系,它们的红移约为10.5和12.5,使它们成为迄今为止观测到的最远的星系之一。资料来源:科学:NASA、ESA、CSA、Tommaso Treu(加州大学洛杉矶分校);图像处理:Zolt G. Levay (STScI)

最终发表的红移比早期预印本中报道的红移略低。和许多早期的JWST结果一样,这些发现经过了广泛的重新计算此前,位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所发布了从7月底开始更新的望远镜校准数据。

来自JWST的许多其他遥远星系候选星系仍在通过同行评审过程。有些可能会超过红移12.4的新纪录保持者。在10月27日发布在arXiv.org上的一份预印本中,至少有一颗已经被光谱证实红移为9.764.这份预印本被列为已提交自然

与此同时,科学家们正在更广泛地研究望远镜所揭示的星系形成。在11月10日发布的预印本中5,包括Kartaltepe在内的一个研究小组分析了望远镜观测到的26个星系,初步红移从9到16。这项工作也发现,在这些距离上有比理论预测更多的明亮星系。“虽然JWST的研究还处于早期阶段,”作者写道,“[初步]结果为早期宇宙的潜在秘密提供了迷人的一瞥,我们的观测可以解开这些秘密。”