天文學家發現了一個古老的龐大星系，可追溯至宇宙初期，其包含的恆星質量是銀河系的4倍。當時還沒有足夠的暗物質供恆星形成，所以該星系被視為不應該存在的星系。此一發現顛覆了既有的宇宙模型與理論。

澳洲斯威本科技大學（Swinburne University of Technology）在2月15日發布的新聞稿中指出，由該校特聘教授格萊茲布魯克（Karl Glazebrook）所領導的國際研究團隊藉由詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）觀測到這個被命為ZF-UDS-7329的古老星系。

ZF-UDS-7329可追溯至115億年前，但它擁有相當古老的恆星群，其形成時間還要早15億年，也就是在130億年前的宇宙初期。科學家相信，宇宙是在138億年前的大爆炸之後誕生的。

天文學家認為最早的恆星在暗物質暈（dark matter halo）附近形成，而這項觀測結果顛覆了目前的模型，因為暗物質還沒有積累到足夠的濃度來促使恆星形成。

格萊茲布魯克說：「我們追蹤這個特殊的星系已有7年了。我們用地球上最大的兩台望遠鏡觀察它好幾個小時，想知道它的年齡有多大。但它太紅、太暗，我們無法測量。最後，我們不得不離開地球，用韋伯太空望遠鏡來確認它的性質。」

星系的形成理論是支撐現代天體物理學的基本範式，它預示宇宙初期的大質量星系數量會大幅下降。現在，天文學家觀測到早在宇宙大爆炸後的10億到20億年就存在的大質量靜態星系，這顛覆了以前的理論模型。

格萊茲布魯克說：「這在很大程度上是一個團隊的努力，從我們在2010年開始的紅外巡天調查致使我們確認這個星系是不尋常的，到我們在凱克天文台（W. M. Keck Observatory）和甚大望遠鏡（Very Large Telescope）上花了很多時間嘗試，但都未能確認它。直到最後一年，我們花了巨大的精力才弄清楚如何處理韋伯太空望遠鏡的資料並分析這個光譜。」

負責韋伯太空望遠鏡數據光譜分析的納納亞克拉（Themiya Nanayakkara）博士說，這項研究突破了天文學家目前對星系形成和演化的理解之界限。

他說：「現在的關鍵問題是，它們如何在宇宙的早期形成得如此之快，以及當宇宙其他區域形成恆星時，甚麼神秘機制突然阻止它們形成恆星。」

在這項研究中，國際射電天文研究中心（ICRAR）西澳大學（University of Western Australia）節點的拉戈斯（Claudia Lagos）副教授在建立暗物質濃度演變理論模型方面發揮了關鍵作用。

拉戈斯說：「星系的形成在很大程度上取決於暗物質的聚集方式。這些質量極大的星系在宇宙中如此之早出現，對我們的宇宙學標準模型提出了重大挑戰。」

她解釋說，這是因為他們認為，容納這些大質量星系的巨大暗物質結構尚未形成。他們需要更多的觀測來了解這些星系可能有多常見，以及了解這些星系到底有多大。

格萊茲布魯克希望，這項研究能為人們了解暗物質物理學打開一個新的大門。

上述研究成果於2月14日發表於《自然》（Nature）期刊上。#

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