天文学家们利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)望远镜的强大能力,并借助引力透镜效应,观测到了一个位于约9.3亿光年外的遥远星系。该星系被昵称为“宇宙葡萄串”,其旋转盘面中至少包含15个巨大的、密集的星团,这些星团正积极地形成恒星。这项发表在《自然天文学》上的研究,首次清晰地揭示了早期星系内部的精细结构与其整体质量增长之间的联系。此前哈勃太空望远镜的观测显示该星系盘面较为平滑,但JWST和ALMA的更高分辨率观测,结合引力透镜的放大作用,揭示了其隐藏的复杂性。引力透镜技术通过前景星系(如RXCJ0600-2007)的引力放大和扭曲背景天体的光线,使天文学家能以前所未有的清晰度研究这些遥远而黯淡的物体。此次观测精度达到了10个秒差距(约30光年),使研究人员能深入了解早期星系的形成过程。
这些新发现为理解早期宇宙中星系的演化提供了新的视角。研究表明,这些星团不仅是恒星形成的活跃区域,还在星系整体旋转动力学中扮演重要角色。这些星团的大小从10到60秒差距不等,贡献了该星系70%的紫外线辐射,这表明早期星系的形成过程可能比以往认为的更为结构化和混乱。值得注意的是,“宇宙葡萄串”星系在恒星形成率、质量、大小和化学成分等方面均符合星系“主序带”的标准,这意味着宇宙早期可能存在大量类似的、结构复杂的星系,只是受限于观测技术的局限性,它们此前未能被清晰展现。这一突破性发现挑战了现有的星系形成理论和模拟,促使科学家们重新审视和修正关于早期星系反馈过程和结构形成的理论,加深了我们对宇宙黎明时期星系形成机制的认识,并为未来探索更遥远的宇宙奥秘打开了新的窗口。