IT之家 2 月 18 日訊息，一項發表在《自然》雜誌上的新研究，利用詹姆斯・韋伯太空望遠鏡 (JWST) 的觀測資料，顛覆了我們對星系形成和暗物質的理解。研究人員發現了一個距今 115 億光年 (紅移值 3.2) 的超大質量星系，其內部包含著比銀河系還要龐大的恆星群，並且這些恆星形成的時間竟然更早，距今約 130 億光年 (紅移值 11 左右)。
這一發現與當前的模型嚴重相悖，因為按照現有理論，如此早期的宇宙中，暗物質尚未聚集到足以形成如此龐大星系的密度。這項研究由斯威本科技大學的 Karl Glazebrook 教授領導，他表示其團隊花了七年的時間追蹤這個星系，使用地球上最大的兩臺望遠鏡試圖測定其年齡，但都未能成功。最終，他們藉助 JWST 的強大觀測能力才確認了這一驚人的發現。
據IT之家瞭解，星系形成是現代天體物理學的基礎理論之一，該理論預測早期宇宙中不會存在大量大質量星系。然而，這項研究發現的超大質量星系卻出現在距宇宙大爆炸僅 1-20 億年後，這嚴重挑戰了現有的理論模型。
Glazebrook 教授和來自世界各地的研究人員一起開展了這項研究，包括斯威本大學天體物理和超級計算中心的 Themiya Nanayakkara 博士、Lalitwadee Kawinwanichakij 博士、Colin Jacobs 博士、Harry Chittenden 博士、Glenn G Kacprzak 副教授和 Ivo Labbe 副教授。
Nanayakkara 博士領導了 JWST 資料的光譜分析，他表示：“這項研究突破了以往的極限，讓我們得以確認宇宙深處存在的最古老、最龐大的恆星怪物。這將迫使我們重新審視對星系形成和演化的理解。現在關鍵的問題是，這些星系如何在宇宙早期如此迅速地形成，以及是什麼神秘的機制導致它們突然停止形成恆星，而同時期的其他星系仍在活躍地進行恆星形成。”
來自西澳大利亞大學國際射電天文研究中心 (ICRAR) 的 Claudia Lagos 副教授參與了這項研究的暗物質演化理論模型的開發，她指出：“星系形成很大程度上取決於暗物質的聚集方式。在宇宙早期發現如此大質量的星系，對我們標準的宇宙學模型提出了重大挑戰。這是因為我們認為尚未有足夠大質量的暗物質結構可以容納如此龐大的星系。我們需要更多的觀測來了解這類星系有多普遍，以及它們真正的質量有多大。”
Glazebrook 教授希望這項發現能夠為我們理解暗物質的物理特性開啟新的視窗，他表示：“JWST 越來越多地發現早期宇宙中形成大質量星系的證據，這項研究重新整理了這一現象的記錄。雖然它非常引人注目，但它也只是單個天體。我們希望找到更多類似的星系，如果真能做到，這將徹底顛覆我們對星系形成的認識。”
