在幸運的發(fā)現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)的銀河系的“大輪子”版本

詹姆斯韋伯太空望遠鏡 （JWST） 的深入觀測揭示了早期宇宙中一個異常大的星系。它是一顆宇宙巨人，它的光已經(jīng)傳播了 120 多億年才到達我們身邊。我們將其稱為 Big Wheel，根據(jù)我們的發(fā)現(xiàn)今日發(fā)布于自然天文學(xué).

這個巨大的盤狀星系存在于Big Bang，這意味著它形成于宇宙只有當(dāng)前年齡的 15% 時。它挑戰(zhàn)了我們對星系如何形成的了解。

什么是盤星系？

想象一下像我們自己的星系天河：由恒星、氣體和塵埃組成的扁平旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，通常被廣闊的看不見的光暈所包圍暗物質(zhì).

盤狀星系通常具有從密集的中心區(qū)域向外延伸的清晰旋臂。我們的銀河系本身就是一個盤狀星系，其特點是美麗的旋臂環(huán)繞著它的中心。

研究盤狀星系，如銀河系和新發(fā)現(xiàn)的大摩天輪，有助于我們發(fā)現(xiàn)星系是如何形成的，在數(shù)十億年的時間里生長和進化。

這些研究特別重要，因為了解與我們相似的星系可以更深入地了解我們銀河系家園的宇宙歷史。

一個巨大的驚喜

我們以前認為星系盤是在很長一段時間內(nèi)逐漸形成的：要么是通過氣體從周圍空間平穩(wěn)地流入星系，要么是通過與較小的星系合并。

通常，星系之間的快速合并會破壞微妙的螺旋結(jié)構(gòu)，使它們變成更加混亂的形狀。然而，Big Wheel 設(shè)法迅速長到驚人的大尺寸，而沒有失去其獨特的螺旋形狀。這挑戰(zhàn)了長期以來關(guān)于巨星系生長的觀點。

我們詳細的 JWST 觀察表明，大摩天輪在大小和轉(zhuǎn)速上與最大的摩天輪相當(dāng)“超螺旋”星系在今天的宇宙中。它的大小是那個時代同類星系的三倍，是早期宇宙中觀察到的最大質(zhì)量星系之一。

事實上，它的自轉(zhuǎn)速度使它處于所謂的Tully-Fisher 關(guān)系，這是星系的恒星質(zhì)量與其旋轉(zhuǎn)速度之間的眾所周知的聯(lián)系。

值得注意的是，盡管大摩天輪異常大，但它正在以與同一宇宙年齡的其他星系相似的速度積極增長。

異常擁擠的太空部分

更令人著迷的是 Big Wheel 形成的環(huán)境。

它位于太空中一個異常擁擠的區(qū)域，那里的星系緊密地聚集在一起，密度是宇宙中典型區(qū)域的十倍。這種密集的環(huán)境可能為星系的快速發(fā)展提供了理想的條件。它可能經(jīng)歷了足夠溫和的合并，讓星系保持其螺旋盤形狀。

此外，流入星系的氣體必須與它的旋轉(zhuǎn)很好地對齊，從而使盤能夠快速增長而不會受到干擾。所以，這是一個完美的組合。

一個幸運的發(fā)現(xiàn)

發(fā)現(xiàn)像 Big Wheel 這樣的星系是極其不可能的。根據(jù)目前的星系形成模型，我們在調(diào)查中找到這一點的機會不到 2%。

所以，我們的發(fā)現(xiàn)是幸運的，可能是因為我們在一個異常密集的區(qū)域內(nèi)觀察到了它，這與典型的宇宙環(huán)境完全不同。

除了神秘的形成之外，Big Wheel 的最終命運還是另一個有趣的問題。鑒于密集的環(huán)境，未來的合并可能會顯著改變它的結(jié)構(gòu)，有可能將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)量與附近星系團（如室女座）中觀察到的最大的星系相媲美的星系。

大摩天輪的發(fā)現(xiàn)揭示了早期宇宙的另一個謎團，表明我們目前的星系演化模型仍然需要改進。

隨著對像大摩天輪這樣的大型早期星系的更多觀測和發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)家將能夠解開更多關(guān)于宇宙如何建造我們今天看到的結(jié)構(gòu)的秘密。

Themiya Nanayakkara，詹姆斯·韋伯澳大利亞數(shù)據(jù)中心首席天文學(xué)家，斯威本科技大學(xué)

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