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占士韋伯太空望遠鏡(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。
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,以及當宇宙其它區域形成恆星時,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。」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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