婴儿宇宙中的星系出奇地成熟

在早期宇宙中，巨大的星系已经比以前预期的成熟得多。一个国际天文学家团队证明了这一点，他们使用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)研究了118个遥远的星系。

大多数星系是在宇宙还很小的时候形成的。例如，在拥有138亿年历史的宇宙中，我们自己的星系可能开始形成136亿年前。当宇宙仅占其当前年龄的百分之十(大爆炸之后的1-15亿年)时，大多数星系都经历了“增长突增”。在这段时间里，它们积累了大部分恒星质量和其他特性，例如尘埃，重元素含量和螺旋星盘形状，这些都是我们今天在星系中看到的。因此，如果我们想学习像我们的银河系这样的星系是如何形成的，那么研究这个时代非常重要。

在一项名为“ ALPINE”(ALMA早期研究C +的大型计划)的调查中，一个国际天文学家团队研究了118个在早期宇宙中经历了这种“生长突增”的星系。加州理工学院红外处理与分析中心(IPAC)的安德里亚斯·费斯特(Andreas Faisst)说：“令我们惊讶的是，其中许多比我们预期的要成熟得多。”

当星系包含大量尘埃和重元素时，它们被认为比“原始”星系更“成熟” 。费斯特说：“我们没想到在这些遥远的星系中会看到如此多的尘埃和重元素。” 尘埃和重元素(被天文学家定义为比氢和氦重的所有元素)被认为是垂死恒星的副产物。但是早期宇宙中的星系还没有很多时间来建造恒星，因此天文学家也不希望在那里看到太多的尘埃或重元素。

瑞士日内瓦大学的丹尼尔·舍勒(Daniel Schaerer)说：“根据以前的研究，我们知道这样的年轻星系是尘埃稀少的。” 他补充说：“但是，我们发现在这个早期时期组装的星系中约有20%已经尘土飞扬，而来自新生恒星的紫外线中有很大一部分已经被尘埃掩盖了。”

艺术家制作的尘土飞扬，旋转的遥远星系的动画。图片来源：B。Saxton NRAO / AUI / NSF，ESO，NASA / STScI;NAOJ /斯巴鲁

许多星系也被认为是相对成长的，因为它们的结构表现出多样性，包括旋转支撑圆盘的最初迹象-后来可能会导致像我们的银河系中观察到的那样，具有螺旋结构的星系办法。天文学家通常期望早期宇宙中的星系看起来像火车残骸，因为它们经常发生碰撞。日本卡夫里宇宙物理与数学研究所的约翰·西尔弗曼说：“我们看到许多星系在碰撞，但我们也看到其中一些以有序的方式旋转而没有碰撞的迹象。”