欧洲航天局由“普朗克”太空望远镜拍摄的首张整个宇宙的全景图 图源：baidu
太空 图源：sciencealert
你可能会觉得，巨大的星系很难被忽略，但天文学家发现了数十亿光年外数量巨大的星系。这才被发现的39个巨大星系，正在改变我们对早期宇宙的理解。
“在宇宙137亿年生命里的第一个20亿年，我们首次确认了数量如此庞大的巨大星系。先前我们是无法看见它们的，”东京大学的天文学家陶旺这样说道，“这个发现推翻了宇宙演化时期的模型，并增加了一些至今一直被忽略的细节。
宇宙大约有138亿岁了，这意味着——至少在理论上——我们可以观察过去，看看当灯打开时的情况。
例如，距离100亿光年远的光，需要100亿年才能穿越太空到达我们；所以，当我们从远处看到一些东西时，我们看到的是100亿年前的事物。
实际上，这要困难得多。光线越远，当它到达我们时，它越微弱。想想在10米的距离和100米的距离看到火炬，它在后者距离上显得更小、更微弱。在1000米处，你甚至无法用肉眼看到它。
且宇宙正在膨胀，光波在太空中移动时延伸，向光谱的红端移动，这称为红移。距离物体越远，我们和物体之间扩展得越大，从而增加了红移。
一个天体发射的光所显示的红移越大，该天体的距离越远，它的退行速度也越大.
当哈勃太空望远镜为拍摄其深场系列图像，在时空上窥视得比以前更远时，它捕获了从紫外线到近红外的宽光谱波长，捕捉了我们见过的最遥远的星系。
但是这些被发现的星系有另一个复杂因素。
“我们在中红外和亚毫米（远红外和微波）波长之间检测到它们，”王告诉《科学警报》。“这些星系在紫外线到近红外的紫外线下显得非常黑暗，因为它们含有大量的尘埃，这些尘埃在较短的波长下吸收了光线。”
哈勃深场图像（左）和亚毫米波长下的ALMA观测值（右）图源：sciencealert
在这种波长下，我们很难描述这些星系。例如光谱分析——用基于电磁辐射光谱来确定恒星性质的技术，在如此有限的波长范围内变得极为困难。
然而，根据太空密度比极端恒星爆发星系高两个数量级（太空密度是太空物质的数量——恒星、行星等挤进星系占据的空间；有些星系比其他星系更拥挤），研究人员依然能够确定这些星系是实质性存在的。这些古老而巨大的星系也正在形成新的恒星，其速度是如今银河系的100倍。
而星系质量越大，其核心的超大质量黑洞就越大。这一项研究显示，早期宇宙中这些黑洞的存在比我们之前认为的要普遍得多。这挑战了我们对黑洞形成速度的理解。
发现的星系是另一个难题。
王对《科学警报》表示：“在目前的模型或模拟中，如此大量的布满尘埃星系的存在是出乎意料的，这表明宇宙可以比我们想象的更早更有效地形成大型系统。这给理论专家和模型专家带来了新的挑战。”
同时，它们还帮助解决了困扰天文学家的另一个问题：大量的低红移星系。先前对早期宇宙的调查尚未发现足够的星系来解释后期出现的庞大星系的形成。
根据他们的结果，研究小组估计，我们尚未发现的低质量的高红移星系还有很多——大约每平方度530个（从视角上看，在地球上看到的满月宽度为半度）。
这个高密度的巨大星系新种群可以帮助解决这种局势。”王说道。
该团队计划用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波天线阵进行更多的观测，以尝试获得有关39个星系的红移及其恒星形成率和尘埃含量的更多详细信息。
阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波天线阵（ALMA）。它位于智利北部阿塔卡马沙漠地区，是一个由66个高精度天线组成的射电望远镜。这些天线的直径从7到12米不等，当它们以不同方式配置时，所组成的阵列可以放大宇宙中一些最遥远的天体，并且可以捕捉比哈勃太空望远镜更清晰的图像。 图源：zhihu
由哈勃太空望远镜拍摄的星系团MACS J1149.5+2223，插图区域是由阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波天线阵（ALMA）观测到的133亿年前的遥远星系MACS1149-JD1，在这里，由ALMA观测到的氧气分布被着以红色。
但是对星系的光谱分析可能要等到2021年——哈勃的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜发射升空之后才能进行。
詹姆斯·韦伯太空望远镜 图源：baidu
“我很期待即将到来的观测，例如詹姆斯·韦伯太空望远镜将会向我们展示这些原始的野兽究竟是些什么。”王说道。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. sciencealert- MICHELLE STARR- Plusone
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