天文学家发现数十亿年前银河系的“镜像”

有没有想过我们的银河系在早期历史上是什么样子的？天文学家使用韦伯望远镜（JWST）发现了另一个星系，它几乎是银河系婴儿时期的镜像。

上图：艺术家对银河系年轻时的秒睡。“烟花棒”星系显示出类似于初生银河系的活动。

它被戏称为“烟花棒”。这是因为它周围有大约24个闪闪发光的球状星团。那里还有一些矮星系，正在被星系吞噬。

(资料图)

JWST的照片显示了“烟花棒”在宇宙只有40亿年（约为现在宇宙年龄的三分之一）时的样子。这意味着这个星系和银河系一样，在宇宙历史的早期就开始形成了。

如果“烟花棒”走的是银河系通过星系合并和收购实现的增长道路，那么它应该以银河系的方式增长。在大约90亿年后，它可能看起来非常像我们的双胞胎。

我们银河系遥远的早期代表

“烟花棒”位于飞鱼座（Volans）的方向（在南半球的天空中）。距离相当远，红移z = 1.38。这大约是90亿光年，时间是大爆炸后几十亿年。就像银河系一样，“烟花棒”并不是在完全形成的宇宙中冒出来的。

这两个星系最初都是宇宙早期物质的“过度密度”（就像中性氢云）。可以把它们想象成星系的“种子”，它们通过彼此的引力吸引到一起。球状星团是在其中一些星团中诞生的，可能在星系诞生之前。这就是为什么一些球状星团中的恒星，比它们所在的星系年龄还要大。

接下来是一个“合并和收购”的时代，因为婴儿银河系（可能也包括“烟花棒”星系）开始蚕食附近的矮星系。这是进化上的一大步。我们银河系的质量可能至少有一半来自于这些合并。随着时间的推移，所有的物质都合并成螺旋盘，太阳和大多数其他恒星都存在于今天。

与银河系相比，“烟花棒”的未来

“烟花棒”会遵循与银河系相同的进化路径吗？从JWST的数据来看，它似乎会。虽然它目前只占银河系质量的一小部分（大约3%），但随着它吞噬其他更小的星系，它的质量会发生变化。最终，它的质量将与当今宇宙中银河系的质量相当。

这非常令人兴奋，因为它让天文学家有机会了解我们自己的星系演化过程中发生了什么。

澳大利亚斯威本大学的邓肯·福布斯（Duncan Forbes）教授说：“我们似乎亲眼目睹了这个星系在积累质量时的集结 —— 以一个矮星系和几个球状星团的形式。”

他和加州圣何塞州立大学的亚伦·罗曼诺夫斯基（Aaron Romanowsky）教授一起研究了银河系及其星系团。

他说：“我们对这个独特的机会感到兴奋，可以研究球状星团的形成和婴儿银河系，当时宇宙只有现在年龄的1/3。”

邓肯·福布斯和亚伦·罗曼诺夫斯基利用JWST的数据，探索了在Sparkler星系及其周围的几个“Sparkler”(致密源)的年龄和金属丰度。其目的是研究围绕着火花星的一系列致密星团的金属丰度。科学家们想看看它们是否像年轻版的银河系球状物。

在其球状星团中，火花座早期历史的线索

根据Romanowsky的说法，JWST对“烟花棒”的观测也可以回答关于球状星团及其形成的各种问题。“球状星团的起源是一个长期以来的谜，”他说。“我们很高兴JWST能够回顾过去，看到他们年轻时的样子。”

事实证明，“烟花棒”的星团确实与银河系的一些球状星团有惊人的相似之处。有几颗似乎形成得很早，而且这些恒星的金属含量相当丰富。这似乎表明了宇宙早期化学物质快速富集的过程。

有几个星团的恒星比其他星团的恒星年龄稍长，金属含量也较低。它们可能属于一个低质量的卫星星系，正在被“烟花棒”吞噬。这一幕很容易让人联想到银河系一生中合并的历史。

需要更多数据

为了更好地了解“烟花棒”星系及其星团的演化状态，这两位科学家说，需要对宇宙中其他遥远星系周围的类似类型的星团进行更多的观察。这将有助于确定“烟花棒”是否是典型的合并型星系演化（类似于银河系）。

如果不是，那么早期星系演化、化学富集、质量增长和星团形成的细节，可能还需要进行一些修订。

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