在去年夏天用詹姆斯·韦伯太空望远镜上的近红外相机(NIRCam)拍摄的第一批数据中，天文学家发现了6个星系，当时宇宙年龄仅为当前年龄的3%，也就是大爆炸后5 -7亿年。虽然令人难以置信的JWST观测到了很久以前的这些星系，但数据也构成了一个谜。

　　这些星系应该只是婴儿，但它们却与今天的星系相似，包含的恒星质量是天文学家在宇宙开始后不久预计看到的恒星质量的100倍。如果被证实，这一发现将对目前关于星系形成的思想提出质疑，并对大多数宇宙学模型提出挑战。

　　“这些物体的质量比任何人想象的都要大得多，”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授乔尔·莱贾(Joel Leja)说，他模拟了这些星系发出的光。“我们本以为在这个时间点上只会发现微小、年轻的婴儿星系，但我们在以前被认为是宇宙黎明的时候发现了和我们一样成熟的星系。”

　　这些数据是由JWST作为宇宙演化早期发布科学(CEERS)计划的一部分拍摄的，也是作为望远镜早期发布计划的一部分发布的第一个数据集，这有助于展示新望远镜的观测能力，并允许天文界学习如何利用各种仪器最大限度地利用他们的观测时间。

　　NIRCam的红外线眼睛能够探测到最古老的恒星和星系发出的光，使科学家能够看到大约135亿年前，接近我们所知道的宇宙的起源。这些观测的目标区域是一个“空白”区域——在那里以前从未见过任何恒星或星系——并且与现有的哈勃太空望远镜(HST)成像重叠。

　　NIRCam工程示意图。图源:空间望远镜科学研究所。

　　研究小组在发表在《自然》杂志上的论文中写道，虽然在大爆炸大约10亿年后，已经发现了恒星质量高达太阳1000亿倍的大星系，但在更早的时候，很难找到大质量星系。

　　在JWST早期发布的观测数据中，研究小组寻找了宇宙历史最初5亿至7.5亿年内在高红移星系。红移是测量天文物体年龄的一种方法，由于宇宙的膨胀，来自遥远物体的光会向光谱的红端偏移波长。图像越红，物体就越远。

　　他们发现了6个高红移的候选大质量星系(z=6.5和z=9.1)，质量高达我们太阳的100亿倍，其中一个星系的恒星质量可能是太阳的1000亿倍。这比预期的要大得多。

　　Leja在一份新闻稿中说:“我们第一次观察了非常早期的宇宙，不知道我们会发现什么。”“事实证明，我们发现了一些意想不到的东西，它实际上给科学带来了问题。它让早期星系形成的整个图景受到了质疑。”

　　Leja解释说，该团队发现的星系质量如此之大，以至于它们与99%的宇宙学模型相冲突。要解释这么大的质量，要么需要改变宇宙学模型，要么需要修正对早期宇宙星系形成的科学理解。他补充说，无论哪种情况，我们都需要从根本上改变对宇宙形成过程的理解。

　　然而，研究小组需要更多的观察和数据来证实他们的发现，并承认更多的数据可能会揭示他们发现的其他解释。

　　莱贾说:“这是我们第一次看到这么远的东西，所以我们对所看到的东西保持开放的心态很重要。”“虽然数据表明它们很可能是星系，但我认为其中一些物体很有可能是被遮蔽的超大质量黑洞。无论如何，我们发现的质量意味着在我们宇宙的这个时期，恒星的已知质量比我们之前认为的要大100倍。即使我们把样本减半，这仍然是一个惊人的变化。”

　　计划是用NIRCam获取更多关于这些星系的数据，这将提供更多关于这些星系如何以及距离的细节。以及它们之间的距离。

　　莱贾说:“有趣的是，我们希望从詹姆斯·韦伯身上学到很多东西，而这远不是最重要的。”“我们发现了一些我们从未想过要问宇宙的问题——它发生的比我想象的要快得多，但我们已经在这里了。”

　　进一步阅读:宾夕法尼亚州立大学新闻稿自然论文