天文学家发现在早期宇宙中形成的星系比以前认为的要多

由密苏里大学的Haojing Yan领导的一个天文学家小组利用美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）早期释放观测发现了87个星系，它们可能是宇宙中最早的已知星系。该发现使天文学家更接近于确定宇宙中星系的出现，估计是在大爆炸后的2-4亿年，据主要作者、马里兰大学物理学和天文学副教授Yan说。

Yan说："在宇宙的早期部分发现如此大量的星系表明我们可能需要修改我们以前对星系形成的理解。我们的发现给了我们第一个迹象，即大量的星系可能在宇宙中形成的时间比以前认为的要早得多。"

一对来自星系团SMACS 0723-27及其周边地区的彩色合成图像，由美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜通过其早期释放观测（ERO）拍摄。由密苏里大学的Haojing Yan领导的一个天文学家小组利用这些图像的数据来确定他们研究中感兴趣的物体。这些包括可能是宇宙中最早的已知星系的星系--大约在大爆炸后2-4亿年。每个感兴趣的物体的位置由彩色图像上三个不同颜色的圆圈之一表示--蓝色、绿色或红色。这些颜色与发现它们的红移范围相对应--高（蓝色）、非常高（绿色）或极高（红色）。资料来源：美国航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局和太空望远镜科学研究所。

在这项研究中，天文学家们在"非常高的红移"中寻找潜在的星系。Yan说，天文学中的红移概念使天文学家能够通过观察宇宙中遥远物体--如星系--发出的光波的颜色变化来测量它们的距离。

Haojing Yan 资料来源：密苏里大学

"如果一个发光源向我们移动，光线就会被'挤压'，而较短的波长就表现为蓝光，或蓝移，"Yan说。"但是，如果这个[光]源正在远离我们，它产生的光正在被'拉伸'，并变为更长的波长，由红光表示，或红移。"

Yan说，埃德温-哈勃在20世纪20年代末发现我们的宇宙在不断扩大，这是理解天文学中如何使用红移的关键。"哈勃证实了我们银河系以外的星系正在远离我们，而且它们越远，它们远离的速度就越快，这通过距离的概念与红移有关--一个物体的红移越高，比如一个星系，它离我们就越远。"

因此，在非常高的红移上寻找星系给了天文学家一种构建宇宙早期历史的方法。

"光速是有限的，所以光经过一段距离到达我们需要时间，例如，当我们看太阳的时候，我们不是在看它现在的样子，而是看它在大约8分钟前的样子。这是因为太阳的辐射需要这么长的时间才能到达我们这里。因此，当我们在看非常遥远的星系时，我们是在看它们很久以前的图像。"

利用这一概念，Yan的团队分析了JWST捕获的红外光，以识别星系。"一个星系的红移越高，光线到达我们这里的时间就越长，所以更高的红移对应着更早的宇宙观，因此，通过观察高红移的星系，我们得到了宇宙在很久以前的样子的更早的快照。"

JWST对这一发现至关重要，因为像星系这样位于高红移，也就是11及以上的空间物体只能通过红外光探测。这超出了美国宇航局的哈勃太空望远镜所能探测到的范围，因为哈勃望远镜只能看到从紫外线到近红外的光线。

"JWST，最强大的红外望远镜有足够的灵敏度和分辨率来完成这项工作，到这些首批JWST数据集被发布[在2022年7月中旬]，大多数天文学家认为宇宙中应该很少有超过红移11的星系。至少，我们的结果挑战了这种观点。我相信这一发现只是冰山一角，因为我们使用的数据只集中在宇宙的一个非常小的区域。在这之后，我预计其他的天文学家团队将在浩瀚的太空中的其他地方发现类似的结果，因为JWST继续为我们提供了一个关于我们宇宙最深处的新视角。"