这张来自美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的红外图像是由近红外相机(NIRCam)为JWST高级深河外巡天计划拍摄的

一个国际天文学家小组今天宣布，他们发现了迄今为止发现的两个最早、最遥远的星系，它们的历史可以追溯到宇宙大爆炸后仅3亿年。这些结果是利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)获得的，标志着早期宇宙研究的一个重要里程碑。

这些发现是由JWST高级深河外巡天(JADES)小组发现的。来自哈佛和史密森天体物理中心(CfA)的丹尼尔·爱森斯坦(Daniel Eisenstein)是JADES团队负责人之一，也是揭示这些星系的观测计划的首席研究员。CfA的研究科学家Ben Johnson和Phillip Cargile以及CfA的哈佛博士生Zihao Wu也发挥了重要作用。

由于宇宙的膨胀，来自遥远星系的光在传播过程中会延伸出更长的波长。对于这两个星系来说，这种影响是如此极端，以至于它们的紫外线被转移到只有JWST才能看到的红外波长。因为光的传播需要时间，所以更遥远的星系也被看成是它们早期的样子。

这两个破纪录的星系被称为JADES-GS-z14-0和JADES-GS-z14-1，前者是两个星系中距离较远的。除了成为新的距离记录保持者外，jade - gs -z14-0还因其巨大和明亮而引人注目。

“星系的大小清楚地证明，大部分的光是由大量的年轻恒星产生的，”哈佛大学教授、天文学系主任爱森斯坦说，“而不是物质落在星系中心的超大质量黑洞上，后者看起来要小得多。”

科学家们用韦伯太空望远镜的NIRSpec(近红外光谱仪)获得了遥远星系JADES-GS-z14-0的光谱

极高的亮度和年轻恒星为这种高亮度提供燃料的事实相结合，使JADES-GS-z14-0成为迄今为止发现的早期宇宙中快速形成大型大质量星系的最显著证据。

“jade - gs -z14-0现在成为这种现象的原型，”比萨高等师范大学的斯特凡诺·卡尼尼博士说，他是这篇发现论文的主要作者。“宇宙仅用3亿年就能形成这样一个星系，这令人震惊。”

早期星系惊人活力的证据甚至出现在JWST的第一张图像中，并且在任务的头两年里不断增加。这种趋势与大多数天文学家在JWST推出星系形成理论之前的预期背道而驰。

JADES- gs -z14-0对于JADES团队来说是一个谜，当他们在一年前第一次发现它的时候，因为它在天空中看起来离前景星系很近，以至于团队无法确定这两个星系是不是邻居。但在2023年10月，JADES团队进行了更深入的成像——用JWST近红外相机在一个领域进行了整整5天的拍摄——并使用了旨在更好地隔离最早星系的滤镜。

亚利桑那大学的研究教授凯文·海因林博士说:“我们只是找不到任何合理的方法来解释这个星系仅仅是附近星系的邻居。”

该星系位于JWST中红外仪器进行超深观测的区域。它在中红外波段的亮度是早期宇宙中氢原子甚至氧原子发射的信号。

“尽管如此年轻，银河系已经在努力创造我们在地球上熟悉的元素，”由亚利桑那大学研究生雅各布·赫尔顿(Jakob Helton)领导的第二篇关于这一发现的论文的合著者伍子豪(Zihao Wu)说。

受此鼓舞，研究小组随后获得了每个星系的光谱，并证实了他们的希望，即JADES-GS-z14-0确实是一个破纪录的星系，而较弱的候选星系JADES-GS-z14-1几乎同样遥远。

加州大学圣克鲁斯分校的布兰特·罗伯逊教授和本·约翰逊领导的第三篇论文研究了这些早期星系群的演化。

约翰逊说:“这个惊人的天体表明，早期宇宙中星系的形成非常迅速和激烈，JWST将使我们能够发现更多这样的星系，也许在宇宙更年轻的时候。”这是一个研究星系如何形成的绝佳机会。”