謎樣紅色怪物!超大質量、快速形成 挑戰現有星系理論
韋伯太空望遠鏡發現早期宇宙的3個超大質量、瀰漫塵埃的「紅色怪物」星系合成圖。(取自日內瓦大學官網,© NASA/CSA/ESA, M. Xiao & P. A. Oesch (University of Geneva), G. Brammer (Niels Bohr Institute), Dawn JWST Archive)
〔編譯管淑平/綜合報導〕一個國際天文學研究團隊,利用韋伯太空望遠鏡(JWST)觀測資料,發現3個宇宙初期的「紅色怪物」:3個超大質量星系,以比原本認知更高的效率形成,令研究人員不解,也挑戰目前的星系形成理論。
這支由日內瓦大學領導的國際研究團隊13日在《自然(Nature)》期刊發表這份研究報告,這3個超大質量星系極為特殊,又含大量塵埃,在韋伯拍攝的影像中呈現紅色,因此被稱為「紅色怪物(red monster)」。這3個星系每一個質量都將近地球所屬的銀河系,在宇宙「大爆炸」後10億年內就快速形成。
星系由恆星、氣體(原子和分子)、塵埃和暗物質組成,迄今普遍的看法認為,所有星系都是在巨大的暗物質暈中逐漸形成,暗物質暈會捕捉氣體成為受引力束縛的結構,通常只有約20%的氣體會轉化為恆星。然而,這些「紅色怪物」星系的恆星形成速度,幾乎是同時期較低質量星系、或者較晚期形成的一般星系的2倍。
研究報告共同作者、英國巴斯大學天文學教授伍茲(StijnWuyts)指出,「星系演化過程中,在氣體轉化成恆星的效率上,通常都有一個效率限制階段,不過,這些『紅色怪物』顯然迅速避開了這些障礙」。
這項研究是韋伯太空望遠鏡探索宇宙形成後,最初10億年星系的FRESCO巡天計劃一環,儘管這項發現與宇宙基本模型並不衝突,但是挑起關於星系形成理論的疑問。
研究報告第一作者、日內瓦大學博士後研究員肖夢遠(Mengyuan Xiao,譯音)說,研究成果顯示,早期宇宙中的星系能夠以出人意料的高效率形成恆星,隨著更深入研究這些星系,將對形塑最早期宇宙的條件有更多了解,「這些『紅色怪物』只是我們探索早期宇宙的一個新紀元的開始」。