當宇宙的年齡只有目前的十分之一的時候,宇宙中出現一次星系誕生的大潮。一項聚焦這個時期宇宙的新研究,使用多種波段的儀器,對那個時期的星系進行觀測。這是現今最大型的一個針對那個時期星系的研究。
這項10月27日發表在《天文學和天體物理學》(Astronomy & Astrophysics)期刊上的研究發現的結果,讓科學家大大出乎意料:他們發現那些星系的成熟程度,遠超過科學家按照宇宙演化認知所推測出來的、那時的星系所處在的演化階段。
科學家估計,現在的宇宙有一百三十多億年的歷史,這個項目聚焦分析的是在宇宙誕生後只有10億~15億年左右,那時期大量星系的情況。
以前的研究發現宇宙在這個階段,有大量的星系誕生。一些研究考察過這個時期的某些星系,但是比較零散,這份研究第一次如此系統地、大量地對那個時期的星系進行了研究。研究者認為這個結果更具有代表性。
研究分析了118個巨型星系的圖片。它們分別來自觀測可見光的哈勃太空望遠鏡、探測近紅外波段的史匹哲望遠鏡(Spitzer),以及位於地面的多個望遠鏡,包括可從可見光到中紅外波段觀測的甚大望遠鏡(VLT)、凱克望遠鏡(Keck)和探測介於紅外線及無線電波之間波段的阿塔卡瑪大毫米波陣列望遠鏡(ALMA)大約七十個小時的觀測數據。
ALMA具有探測並量化星系內塵埃和低溫氣體的能力。天文學家認為,低溫氣體是誕生新星所需能源,因此把低溫氣體作為星系誕生新星能力的指標;而塵埃是恆星壽命終結時期的副產物,因此把塵埃作為星系成熟程度的一項重要指標。天文學家通過這兩個指標窺探星系發展和演化所處的階段。
研究人員得到了令人意外的數據。他們發現這些星系不僅富含低溫氣體,而且富含塵埃。因此研究者認為,這說明,儘管這些星系如此年輕,看起來它們的內部已經出現了第一代恆星的誕生和死亡。
再者,研究還發現這些星系的形狀各不相同,有的看起來是無序的,有的已經有了轉盤形態,這樣的星系後來很可能會發展成銀河系這樣的旋臂結構,還有的看起來已經處於開始與相鄰星系合併的階段。
另一個意外的發現是,某些星系看起來向外圍發射氣體,導致在周圍形成一圈神祕的光暈。
研究者表示,這項研究對早期星系的演化認知提出了很多新的疑問。