在幸運(yùn)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(yuǎn)鏡 （JWST） 的深入觀測揭示了早期宇宙中一個(gè)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(dá)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(gè)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(shí)。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(gè)盤狀星系，其特點(diǎn)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(shí)間里生長和進(jìn)化。

這些研究特別重要，因?yàn)榱私馀c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(gè)巨大的驚喜

我們以前認(rèn)為星系盤是在很長一段時(shí)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(dú)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(diǎn)。

我們詳細(xì)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(gè)時(shí)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(shí)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(gè)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(gè)完美的組合。

一個(gè)幸運(yùn)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(diǎn)的機(jī)會不到 2%。

所以，我們的發(fā)現(xiàn)是幸運(yùn)的，可能是因?yàn)槲覀冊谝粋€(gè)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(yùn)還是另一個(gè)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€(gè)質(zhì)量與附近星系團(tuán)（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(gè)謎團(tuán)，表明我們目前的星系演化模型仍然需要改進(jìn)。

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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