宇航局的韦伯拉开了宇宙早期星系的帷幕

在正式开始科学运作的几天后，宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜将天文学家们推进了早期星系的领域，在此之前，所有其他望远镜都无法掌握这一领域。

"我们看到的一切都很新。韦伯向我们展示了一个非常丰富的宇宙，超出了我们的想象，"韦伯计划之一的首席调查员、加利福尼亚大学洛杉矶分校的托马索-特鲁说。"宇宙再一次让我们吃惊。这些早期的星系在很多方面都非常不寻常"。

由意大利罗马国家天体物理研究所的Marco Castellano和马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心和麻省理工学院的Rohan Naidu领导的两篇研究论文已经发表在《天体物理学杂志通讯》上。

这些初步的发现来自于一个更广泛的韦伯研究计划，涉及到两个早期释放科学(ERS)计划：从空间的光栅透镜放大调查(GLASS)和宇宙进化早期释放科学调查(CEERS)。

通过短短四天的分析，研究人员在GLASS-JWST的图像中发现了两个异常明亮的星系。这些星系在大爆炸后大约存在4.5亿年和3.5亿年(红移分别约为10.5和12.5)，不过未来用韦伯的光谱测量将有助于确认。

"通过韦伯，我们惊奇地发现了任何人都曾见过的最遥远的星光，就在韦伯发布其第一个数据的几天后，"奈杜说，更遥远的GLASS星系，被称为GLASS-z12，据信可以追溯到大爆炸后3.5亿年。之前的记录保持者是GN-z11星系，它存在于大爆炸后4亿年(红移11.1)，于2016年被哈勃和凯克天文台在深空程序中发现。

"卡斯特拉诺说："根据所有的预测，我们认为我们必须搜索更大的空间体积才能找到这样的星系。

"这些观察结果只是让你的脑袋炸开了。这是天文学的一个全新的篇章。这就像一次考古挖掘，你突然发现了一座失落的城市或一些你不知道的东西。Castellano等人的GLASS-JWST论文的第四作者Paola Santini补充说："这实在是令人震惊。

"奈杜等人论文的第二作者、瑞士日内瓦大学的Pascal Oesch指出："虽然这些早期来源的距离仍然需要用光谱学来确认，但是它们的极端亮度是一个真正的谜，挑战我们对星系形成的理解。

韦伯的观测结果促使天文学家们达成一个共识，即早期宇宙中不寻常数量的星系要比预期的明亮得多。研究人员说，这将使韦伯在随后的深空探测中更容易发现更多的早期星系。

"我们已经找到了一些令人难以置信的东西。这些星系必须在大爆炸后1亿年内开始聚集。加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的加思-伊林沃思(Garth Illingworth)说，他是奈杜/奥什团队的成员，没有人想到黑暗时代会这么早结束。"原始宇宙本来只是其目前年龄的百分之一。在138亿年的宇宙演化过程中，这只是一小部分时间。"

科罗拉多大学的Erica Nelson是Naidu/Oesch团队的成员，她指出："我们的团队被能够测量这些第一批星系的形状所震惊;它们平静、有序的盘子质疑我们对第一批星系如何在拥挤、混乱的早期宇宙中形成的理解。"在如此早的时间发现紧凑的盘状物的这一非凡发现，只是因为韦伯的红外光图像比哈勃更清晰。

"特雷乌说："这些星系与银河系或我们今天在周围看到的其他大星系非常不同。

伊林沃思强调，这些团队发现的两个明亮的星系有大量的光。他说，一种选择是，它们可能质量非常大，有很多低质量的恒星，就像后来的星系。或者，它们的质量可能要小得多，由少得多的特别明亮的恒星组成，即所谓的第三类恒星。长期以来的理论认为，它们将是有史以来最早的恒星，在极高的温度下燃烧，仅由原始的氢和氦组成--在恒星后来能够在它们的核聚变炉中燃烧更重的元素之前。在本地宇宙中没有看到这种极热的原始恒星。

"的确，最远的来源非常紧凑，它的颜色似乎表明它的恒星群特别缺乏重元素，甚至可能包含一些第三类恒星。只有Webb光谱才能说明问题，"Castellano等人论文的第二作者、GLASS-JWST团队的成员Adriano Fontana说。

目前韦伯对这两个星系的距离估计是基于测量它们的红外颜色。最终，后续的光谱学测量显示了光在膨胀的宇宙中是如何被拉伸的，这将为这些宇宙标尺的测量提供独立的验证。