|婴儿星系的发现改变了我们对早期宇宙的认识_

简介：科学家使用欧洲空间天文台的Atacama大型毫米/亚毫米阵列对120亿光年远的星系SPT0418-47进行观测，发现早期宇宙似乎并不像想象中的那样混沌，甚至非常像附近时期的星系。

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在大爆炸产生了宇宙后不久，宇宙是粒子和热气的旋涡式混合。
天文学家最近利用引力透镜观察早期宇宙，看到一个遥远的星系处于形成的早期阶段。令他们惊讶的是，这个星系看起来很像我们的银河系——而且不像他们想象中的初期世界那样混乱。

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周三发表在《自然》杂志上的一项研究详细阐述了这一发现。

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这个名为SPT0418-47的星系受到附近星系的引力透视镜作用，在天空中呈现近乎完美的光环。图片来自ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rizzo 等。

研究小组使用欧洲空间天文台的的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列来观测这个星系，他们称之为SPT0418-47 。

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SPT0418-47 距离地球约120亿光年，光年相当于光走了一年的距离，因此它存在于宇宙仅18亿岁的时候。天文学家认为宇宙的年龄大约是138亿光年。

回望过去，这项研究依赖于一种叫做引力透镜的方法，适用于当大量物质产生一个引力场能够放大来自遥远星系的光时。这基本上就像透过一个巨大的放大镜看东西。

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观察早期宇宙中的遥远星系对于理解星系是如何随着时间的推移而形成和演化来说至关重要。通过引力透镜，天文学家们仿佛回到这些星系刚形成与早期宇宙的时期。

此前，天文学家们认为像SPT0418-47这样的年轻星系会是一个极度混乱的地方，有着高速率的恒星形成和旋涡状的气体和尘埃——本质上是一种星系的混乱。相应的，他们认为新生星系缺乏成熟星系的结构。

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但更让他们惊讶的是， SPT0418-47看起来很像我们的银河系。虽然这个年轻遥远的星系没有银河系标志性的旋臂，但它有一个旋转的圆盘和一个凸起——是星系中心周围聚集的一大群恒星。

“这一结果代表星系形成领域的一个突破，表明我们观察到的附近的螺旋星系和银河系的结构在120亿年前就存在了” ，主要作者弗朗西斯卡里佐（Francesca Rizzo），一名在德国马克思普朗克天文研究所的博士生，在一份声明中解释道。

这一发现表明早起宇宙或许并不像科学家认为的那样混乱，而且结构良好的星系在宇宙中形成的时间可能比天文学家预期的要早得多。

“我们的发现很令人费解，尽管形成恒星的速率很高，这理应是一个高能量场的过程， SPT0418-47却是我们在早期宇宙中观察到的最有序的星系盘” ，合著者，马普天体物理研究所的研究员西蒙娜贝吉娣（Simona Vegetti）解释道。 “这个结果非常出乎意料，它对我们认识到星系如何演化有着重要的意义” 。

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接下来，天文学家团队计划对SPT0418-47星系进行进一步地观察，以揭开它如何在这么短的时间，就变得像大约存在了135亿年的银河系一样。

早期宇宙所特有的极端天体物理过程和条件，预计将会产生与今天观测到的动态不同的年轻星系。这是因为与星系合并和超新星爆炸相关的强烈效应将导致大多数年轻的恒星形成星系处于动态的热、混沌和非常不稳定的状态。在这我们要报告在宇宙只有14亿年的时候，在一个红移率为4.2的星系中出现了一个动态冷，由大量恒信组成的旋转圆盘星系。 SPT-S J041839-4751.9星系受到一个z = 0.263的前景星系强烈的引力透镜效应，它是一个典型的尘埃星爆，其全球恒星形成和尘埃特性与当前的数值模拟和观测结果一致。

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干涉成像的空间分辨率大约60秒差距揭示了一个旋转的随机运动比是9.7±0.4,这个比例至少是这个时期任何星系演化模型的四倍，但与已知宇宙中螺旋星系的比例相似。我们推导出一个具有附近大质量螺旋星系典型形状的旋转曲线，这表明至少有一些年轻的星系在动态上与在已知宇宙中观察到的星系相似，并且只受极端物理过程的微弱影响。
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