在宇宙诞生初期的混沌之中,一项震撼人心的天文发现正逐步重塑我们对星系起源的理解。詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)捕捉到了三个“红色巨兽”星系,这些庞然大物几乎与银河系等量齐观,却惊人地在宇宙年龄尚不足10亿年时便已崭露头角。
长久以来,天文学家普遍认为星系的形成是一个循序渐进的漫长过程。然而,JWST的观测结果却对这一传统观念提出了严峻挑战。这三个“红色巨兽”星系不仅形成时间异常之早,其恒星形成效率和恒星质量转换效率更是高得惊人,远远超过了现今的星系。
日内瓦大学的研究团队对JWST的FRESCO调查数据进行了深入分析,揭示了这些星系的恒星形成效率是后世星系的2到3倍,恒星质量转换效率更是高达约50%。这一发现彻底颠覆了我们对星系形成效率的既有认知。
科学家们曾推测,这些星系巨大的尺寸可能源于中心超大质量黑洞的活跃活动。然而,经过进一步研究,这一假设被推翻,因为这些星系中并未发现活跃星系核的证据。
研究人员认为,这种高效的恒星形成可能与早期宇宙的特殊环境条件有关。早期宇宙中,气体资源丰富,冷却速度快,这为气体的迅速聚集和恒星的形成提供了得天独厚的条件。“红色巨兽”星系之所以呈现红色,是因为其内部尘埃吸收了短波长光线,这些尘埃不仅影响了星系的颜色,还可能对恒星的形成和演化产生了重要影响。
“红色巨兽”星系的出现,不仅挑战了传统的星系形成理论,也让我们重新审视了宇宙大爆炸理论。传统的理论认为,宇宙从一个极度高温、高密度的奇点爆炸而来,物质逐渐聚集形成星系。然而,“红色巨兽”星系表明,早期宇宙中星系的形成可能比我们之前想象的要快得多、高效得多。
JWST还发现了其他早期宇宙中形成的星系,这些星系同样对宇宙大爆炸理论提出了挑战。例如,在宇宙大爆炸后仅7亿年时,就存在一个名为REBELS-25的古老星系,它展现出与现代银河系相似的特征,具有有序的旋转和可能的螺旋臂。这一发现打破了早期星系应是混乱无序的传统认知,迫使科学家重新思考星系演化的速度和过程。
(替代图片,示意性表示早期宇宙中的星系)