可能是有史以来观测到的最古老星系合并的宇宙碰撞现象，已经出现在詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的图像中。照片揭示了在宇宙诞生后的最初 5 亿年，古老星系即将相互碰撞。这次合并似乎比之前的记录保持者提前了整整 3 亿年。这项观测结果在两篇论文中进行了描述——一篇于 6 月初发表在《天体物理学杂志快报》上，另一篇目前正在同行评审中——均由约翰·霍普金斯大学的研究生 Tiger Yu-Yang Hsiao 领导。
该项目的首席研究员 Dan Coe，大约十年前用哈勃太空望远镜首次发现了合并星系 MACS0647-JD。当时，它看起来只不过是一个红色斑点。由于位于它和地球之间的大型星系团的扭曲和放大——一种称为引力透镜效应的现象，它在哈勃图像中出现了三次。根据其红移——衡量宇宙膨胀导致其光线被拉伸到光谱红色端的程度——MACS0647-JD 似乎是当时已知的最古老星系，尽管此后几年已经观察到更古老的星系。尽管如此，一旦 JWST 投入运行，巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家 Coe 就知道他必须再次观察，并让 Hsiao 分析新天文台的数据。
尽管 MACS0647-JD 的名字不太吸引人，但它让天文学家领略了宇宙诞生后最初 5 亿年内形成的星系的多样性。它令人惊讶的形状看起来像一个不对称的花生，两端都有两个星团，表明它很可能是两个单独形成的星系，然后开始融合为一个星系。这两个星团——被朴实无华地命名为“A”和“B”——具有不同的颜色、尘埃量和恒星形成率。“A”星团更蓝，基本上没有尘埃，并且充满了新生恒星，而“B”星团更红、更多尘埃，并且相对缺乏新生恒星。进一步证实合并论点的是，“A”成分估计比其伴星系年轻数千万年。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保未来能够继续讲述有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
尽管如此，该物体仍有很小的可能性是一个不稳定的星系，它在不同时间形成了两个星团。“如果你看到一个非常不对称的星系，这通常表明最近发生了合并，”墨西哥国立自治大学副教授 Vicente Rodriguez-Gomez 说，他没有参与新的论文。“然而，情况并非总是如此。星系也可能由于其他原因而不对称。” 其中一个原因是某些星系中自然发生的团块状恒星形成历史。即使在我们自己的银河系中，也存在恒星和尘埃密度高于银河系平均水平的星团。
Rodriguez-Gomez 和孟菲斯大学的助理教授兼观测天文学家 Francisco Muller-Sanchez 都认为，该团队的方法、结果和分析具有说服力，尽管他们都未参与这项研究。
Muller-Sanchez 指出，为了确切地知道 MACS0647-JD 的两个部分是否正在接近碰撞，天文学家可以以更长、更红的波长观察该物体，以测量其分子气体。“当你发生合并时，你通常会有潮汐尾——连接一个星系到另一个星系的气体尾，”他说。“通过观察分子气体，你将获得额外的确认，这将是一个非常有力的确认。”
对于这种观测来说，理想的仪器将是位于智利的阿塔卡玛大型毫米波阵列 (ALMA)，它是世界上最大的天文设施。但这并非可行方案：ALMA 观测南半球，而 MACS0647-JD 位于北方的大熊座和小熊座之间。
无论 MACS0647-JD 是否正处于合并的边缘，它注定会发生另一次合并。第三个由恒星和气体组成的成分，与主要物体分离约 3,000 秒差距（9,800 光年），看起来受到引力束缚，最终会坠入其中。
发现像这样的明显三重合并令人兴奋，但并不意外。根据大多数模型，天文学家预计，当我们越早观察宇宙时，就会发现越来越多的星系相互碰撞，至少在宇宙大爆炸后约 2.7 亿年内是这样。Coe 提到，JWST 高级深空外星系巡天比 哈勃超深空覆盖了更广阔的区域和更详细的信息，并且已经发现了哈勃错过的许多遥远星系，所有这些星系都与 MACS0647-JD 处于相同的宇宙时期。其中许多星系，在仔细检查后，可能会被揭示为与 MACS0647-JD 一样古老或更古老的星系合并。JWST 对最早星系的观测已经开始为我们描绘宇宙如何演化并成为今天的样子添加新的细节。