本以爲一無所獲，JWST卻揭開古老星系神秘面紗

詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）又打破了一項宇宙紀錄，探測到了有史以來觀測到的最遙遠星系MoM - z14，它距離大爆炸僅2.8億年。這一非凡的觀測成果得益於該望遠鏡前所未有的紅外探測能力，讓天文學家更進一步地瞥見了年輕宇宙中出現的第一批星系和恆星。

在JWST之前，像哈勃和斯皮策這樣的望遠鏡缺乏足夠大的鏡面尺寸和探測器靈敏度來觀測如此久遠之前的情況。哈勃2.4米的鏡面能夠追溯到大爆炸後約5億年左右的情況，而斯皮策85釐米的較小鏡面儘管是專門用於紅外探測的，但也限制了它的潛力。JWST先進的儀器設備和巨大的鏡面現在使得探測宇宙歷史最初幾億年內存在的星系所發出的光成爲可能。

JWST的核心任務之一是追蹤星系的形成，這個目標已經取得了成果。自2022年7月開始全面運行以來，該望遠鏡已經發現了數量驚人的明亮、高紅移星系——這些天體存在於宇宙尚處於幼年時期。就在最近，之前的紀錄由紅移值z = 14.32的JADES - GS - z14 - 0保持。然而，新發現的MoM - z14現在以略高的紅移值z = 14.44奪得了這一稱號，將我們的觀測範圍進一步向更久遠的過去推進。

這一發現來自於“幻影”（也叫“奇蹟”）光譜觀測，該觀測旨在確認處於極端紅移狀態的候選星系。天文學家沒料到會發現許多紅移值大於14的星系，這就使得MoM - z14的亮度和清晰度令人大爲驚喜。

正如麻省理工學院卡夫利天體物理學與空間研究所的羅翰·奈杜（Rohan Naidu）及其同事撰寫的論文《宇宙奇蹟：經JWST確認紅移值爲14.44的一個顯著發光星系》中詳細闡述的那樣，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）揭示了“在早得出奇的時期存在着數量驚人的明亮星系”。

對MoM - z14的光譜分析表明，其大部分光線並非來自由超大質量黑洞供能的星系核心（即所謂的活動星系核，AGN），而是來自恆星。這意味着MoM - z14可能存在超大質量恆星，長期以來，理論上認爲這種恆星存在於宇宙最早的恆星誕生地。該星系的氮碳比也明顯高於太陽，這與環繞銀河系運行的球狀星團中的化學特徵相呼應。

MoM - z14和古老球狀星團之間的相似性表明它們有着共同的演化譜系。作者稱，“我們可能正在直接目睹此類恆星在密集星團中的形成過程”，這暗示着一種貫穿整個宇宙年齡的星系演化路徑。這些發現有助於彌合宇宙最早的恆星與如今在我們銀河系中觀測到的古老恆星族羣之間的差距。

在考慮形態時，MoM - z14的化學特徵尤其重要。JWST的數據揭示了兩種古老的明亮星系——點源型和延展型。這種形態似乎與化學模式相關：緊湊源往往會釋放出強烈的氮，而延展源則不會。MoM - z14正好屬於氮增強型緊湊星系類別，正如研究中所解釋的，這爲“紅移z > 10時存在大小 - 化學雙峰態提供了進一步的證據”。

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MoM - z14的發現不僅凸顯了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）在識別早期星系方面的能力，還體現在通過星系考古學將它們與本地宇宙中的已知結構相聯繫方面。MoM - z14的氮富集、亮度、電離輻射和形態都指向一個可能發生了恆星失控碰撞從而形成了極其巨大的恆星的環境。這些條件可能反映了球狀星團形成區域的情況，將宇宙的過去和現在聯繫在一起。

正如論文所總結的那樣，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡似乎“準備推動宇宙邊界的一系列重大擴展”，逐漸接近第一代恆星的時代。隨着像南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡這樣即將投入使用的儀器有望進行更廣泛、更深入的巡天觀測，MoM - z14可能很快會成爲衆多照亮宇宙的開端的早期宇宙天體之一。