詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了巨大星团的早期宇宙前传

这张詹姆斯·韦伯太空望远镜图像中突出显示的七个星系已被证实位于天文学家所称的红移7.9的距离，这与大爆炸后6.5亿年有关。这使它们成为最早被光谱确认为发展中星团一部分的星系。
影像来源：NASA, ESA, CSA, T. Morishita (IPAC). 影像处理：A. Pagan (STScI)

每个巨人都曾经是婴儿，尽管你可能从未见过它们处于发育阶段。NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜已经开始揭示宇宙历史上迄今为止遥不可及的形成时期：星系的形成和聚集。天文学家称之为红移7.9的距离，即大爆炸后仅6.5亿年，首次证实了由七个星系组成的原星团。根据收集的数据，天文学家计算了这个新生星团的未来发展，发现它的大小和质量很可能会增长到类似现代宇宙中的怪物——后发星团。

“这是一个非常特殊、独特的加速星系演化的场所，韦伯给了我们前所未有的能力来测量这七个星系的速度，并自信地确认它们在一个原星团中结合在一起。”IPAC加州理工学院的田崎敬浩·森下说，他是发表在《天体物理学杂志快报》上的这项研究的第一作者。

韦布的近红外光谱仪（NIRSpec）捕捉到的精确测量是确认星系集体距离和它们在暗物质晕中高速移动的关键——超过200万英里/小时（约1000公里/秒）。

光谱数据允许天文学家模拟和绘制聚集群的未来发展，一直到我们在现代宇宙中的时代。关于原星团最终将类似于后发星团的预测意味着，它最终可能成为已知最密集的星系集合之一，拥有数千个星系。

“我们可以看到这些遥远的星系，就像不同河流中的小水滴，我们可以看到它们最终都会成为一条大河的一部分。”意大利国家天体物理研究所的贝内代塔·瓦坎尼说，他是研究团队的另一名成员。

星系团是已知宇宙中质量最集中的地方，它可以极大地扭曲时空本身的结构。这种扭曲被称为引力透镜，可以对星团之外的物体产生放大效应，让天文学家能够像一个巨大的放大镜一样透过星团进行观察。研究团队能够利用这一效应，通过潘多拉星团观察原星团；即使是韦伯强大的仪器也需要大自然的帮助才能看到这么远。

探索像潘多拉星团和后发星团这样的大型星团是如何最初聚集在一起一直都很困难，因为宇宙的膨胀将可见光波长扩展到了红外波段，而在韦伯之前，天文学家缺乏高分辨率的数据。韦伯的红外仪器是专门为填补宇宙故事开始时的这些空白而开发。

研究团队预计，韦伯和NASA的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜（一项高分辨率、宽视场的调查任务）之间的未来合作，将产生更多关于早期星团的结果。通过一次200倍于哈勃红外视野的拍摄，罗曼将能够识别更多的原星团候选星系，韦伯可以用它的光谱仪进行跟踪确认。罗曼任务目前预计在2027年5月发射。

“现在我们有了韦伯，这是一项令人惊叹的科学。”原星团研究团队成员、加州大学洛杉矶分校的托马索·特留说。“在这个由七个星系组成的小原星团中，在这么远的距离上，我们有百分之百的光谱确认率，证明了绘制暗物质地图和填补宇宙早期发展时间表的未来潜力。”

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学观测站。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。

参考来源：

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-reveals-early-universe-prequel-to-huge-galaxy-cluster