詹姆斯·韦伯太空望远镜观察到早期星系无视恒星形成的“宇宙规则”

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詹姆斯·韦伯太空望远镜看到的早期宇宙中的违规星系。(图片来源:美国宇航局/欧空局/JWST)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)发现早期宇宙中的星系是宇宙规则的破坏者。这一发现揭示了早期星系是如何进化的，以及塑造我们今天所见宇宙的基本过程。

为了发现这些宇宙藐视法律的真相，一组天文学家使用JWST望远镜追溯到120亿年前，观察星系以及它们在宇宙历史中遵循的规则。工作人员发现，同样的一套规则持续盛行，将恒星诞生率、星系质量和化学成分联系起来。但是这些规则只能追溯到现在。最早的星系无视它们。

“就像星系有一个他们遵循的规则手册——但令人惊讶的是，这个宇宙规则手册似乎在宇宙的婴儿期经历了戏剧性的重写，”西澳大利亚大学副教授克劳迪娅·拉各斯在一份声明中说。最令人惊讶的发现是，古代星系产生的重元素比我们根据我们对后来形成的星系的了解所预测的要少得多。"

这种差异以前没有被发现，因为在JWST之前使用的仪器还没有强大到足以看到大约110亿年前星系的化学组成。然而，JWST让这个团队回顾了大爆炸后的几亿年，这表明了恒星形成，质量和化学之间的关系的断裂。

对宇宙来说，什么时候东西变重了？

当宇宙最初开始形成第一批恒星和星系时，它充满了氢和氦——两种最轻的元素——前者是迄今为止最主要的元素。

只有少量较重的元素——天文学家称之为“金属”——存在，直到第一代恒星在它们的心脏锻造了它们，然后在它们生命结束时通过大规模超新星爆炸将它们分散到宇宙中。

这种材料最终被整合到下一代恒星中，这意味着这些恒星以及它们所在的星系具有更高的金属浓度——这种测量方法被称为“金属性”这种金属富集的过程持续了整整138亿年的宇宙历史，这意味着早期星系的金属含量确实比现代星系低。

但是即使考虑到这一点，研究小组发现早期星系的金属丰度仍然低于预期。低多了。

“根据在后来的星系中观察到的基本金属丰度关系，它们的化学丰度比预期低大约四倍，”拉各斯继续说道，并解释说该团队观察到的早期星系甚至更令人惊讶。

该团队认为这种差异可能存在，因为大爆炸后几亿年的星系仍然与星系间介质密切相关，即星系之间存在的微弱热气和尘埃。

“早期星系不断从周围环境接收新的原始气体，气体流入稀释了星系内的重元素，使它们不那么集中，”拉各斯总结道。

因此，该团队的发现可能会挑战当前的星系演化模型和促进第一个星系发展的机制。

这项研究发表在9月21日的《自然》杂志上。