摘要：詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了 Zhúlóng，这是宇宙中最遥远的螺旋星系的候选星系。令人困惑的银河系“双胞胎”可以追溯到大爆炸后的 10 亿年，看起来太大而无法解释。
詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了 Zhúlóng，这是宇宙中最遥远的螺旋星系的候选星系。令人困惑的银河系“双胞胎”可以追溯到大爆炸后的 10 亿年，看起来太大而无法解释。
（图片来源：NASA/CSA/ESA，PANORAMIC Team，M. Xiao（日内瓦大学）、C. C. Williams （NOIRLab）、PA Oesch（日内瓦大学）、G. Brammer（尼尔斯玻尔研究所））
当天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜 （JWST） 深入观察早期宇宙时，他们偶然发现了一个星系：一个星系似乎是银河系古老的双胞胎兄弟姐妹，向我们挥舞着它的螺旋臂。
在捕捉到宇宙大爆炸后仅 10 亿年发出的光的新图像中，当时宇宙的年龄大约是现在的 14 分之一，新发现的星系似乎已经完全形成，有一个由老恒星组成的中心隆起，一个由恒星新生组成的充满活力的盘，以及两个不同的旋臂。鉴于其可识别的特征和令人印象深刻的大小，研究人员将这个星系称为有史以来观察到的最遥远的银河系“双胞胎”。
在宇宙时间如此早的时候就探测到这样一个完全形成的螺旋星系，这增加了 JWST 最近的许多发现，这些发现挑战了我们最好的宇宙学理论，这些理论预测像这样的大型星系需要数十亿年的时间才能通过一系列艰巨的较小星系合并形成。
4月16日，在《天文学与天体物理学》杂志上发表了一篇关于这个星系的完整描述——昵称Zhúlóng，以一条中国神话中的太阳龙命名，它的眼睛控制着昼夜循环。
“Zhúlóng 之所以脱颖而出，是因为它在形状、大小和恒星质量上都与银河系有多么相似，”该研究的第一作者、日内瓦大学博士后研究员肖梦元在一份声明中说。
一个偶然的发现虽然 Zhúlóng 无疑比银河系更古老，但它可能会被误认为是我们银河系的“小”兄弟姐妹。这项新研究估计，Zhúlóng 的恒星形成盘直径约为 60,000 光年，而我们银河系的宽度为 100,000 光年，它包含大约 1000 亿个太阳质量，而银河系的宽度为 1.5 万亿个。
尽管如此，Zhúlóng 仍然是迄今为止在宇宙历史上如此早期发现的最大的银河系相似物。它比 JWST 于 2023 年在距离地球约 117 亿光年的地方发现的类似形状的螺旋星系 Ceers-2112 早了 10 亿多年。
不需要家谱测试来找到这个失散多年的兄弟姐妹;研究人员在 PANORAMIC 中偶然发现了它，这是一项对数十亿个遥远物体的宽视域调查。这次巡天是在 JWST 独特的“纯平行”模式下进行的——本质上，望远镜可以同时使用其两个红外仪器同时观察两个不同的空间区域。
“这使 JWST 能够绘制大面积的天空地图，这对于发现大质量星系至关重要，因为它们非常罕见，”该研究的合著者、美国国家科学基金会 NOIRLab 的助理天文学家兼 PANORAMIC 调查的首席研究员克里斯蒂娜·威廉姆斯在声明中说。
Zhúlóng 的偶然发现为 JWST 几年前引发的持续宇宙学之火火上浇油。望远镜对早期宇宙的观测一致表明，那里的物体，包括巨大的星系和超大质量黑洞，似乎已经变得太大、太快，我们目前最好的理论无法解释。
人们认为银河系花了几十亿年才形成，而 Zhúlóng 似乎在不到 10 亿年的时间内就达到了类似的形状和大小。这如何可能仍然是“一个悬而未决的问题”，该团队在研究中写道。
“这一发现表明 JWST 如何从根本上改变我们对早期宇宙的看法，”该研究的合著者、日内瓦大学天文学副教授兼 PANORAMIC 计划的联合首席研究员帕斯卡尔·奥施 （Pascal Oesch） 在声明中总结道。
研究人员正在提议使用 JWST 以及智利沙漠中的地面阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列进行后续观测，以更好地了解我们星系失踪已久的双胞胎。
来源：科学聚焦