由国家射电天文台 艺术家对一个布满灰尘、旋转的遥远星系的插图
萨克斯顿·NRAO/AUI/国家科学基金会、欧洲科学组织、美国国家航空航天局/科学技术委员会；NAOJ/斯巴鲁 大质量星系在早期宇宙中已经比以前预期的要成熟得多
这是由一个国际天文学家小组展示的，他们用阿塔卡马大毫米/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年轻的时候形成的
例如，我们自己的星系可能开始形成13
60亿年前，在我们13
80亿年前的宇宙
当宇宙只有现在年龄的百分之十时(1-1
大爆炸后50亿年)，大多数星系都经历了“增长突增”
在此期间，它们积累了大部分恒星质量和其他属性，如尘埃、重元素含量和我们在今天的星系中看到的螺旋圆盘形状
因此，如果我们想了解像我们银河系这样的星系是如何形成的，研究这个时代是很重要的
在一项名为ALPINE(ALMA早期研究C+的大型项目)的调查中，一个国际天文学家小组研究了118个在早期宇宙中经历过这种“增长突增”的星系
“令我们惊讶的是，他们中的许多人比我们预期的要成熟得多，”加州理工学院红外处理和分析中心(IPAC)的安德烈亚斯·费斯特说
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”
“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，”费斯特说
尘埃和重元素(被天文学家定义为所有比氢和氦重的元素)被认为是垂死恒星的副产品
但是早期宇宙中的星系还没有足够的时间来建造恒星，所以天文学家也不希望在那里看到太多的尘埃或重元素
“从以前的研究来看，我们知道这样年轻的星系是尘埃贫乏的，”瑞士日内瓦大学的丹尼尔·沙尔勒说
“然而，我们发现在早期聚集的星系中，大约有20%已经布满灰尘，新生恒星发出的相当一部分紫外光已经被这些灰尘所掩盖，”他补充道
艺术家对一个布满灰尘、旋转的遥远星系的动画
萨克斯顿·NRAO/AUI/国家科学基金会、欧洲科学组织、美国国家航空航天局/科学技术委员会；NAOJ/斯巴鲁 许多星系也被认为是相对成熟的，因为它们在结构上表现出多样性，包括旋转支撑圆盘的最初迹象——这可能导致后来在银河系等星系中观察到的具有螺旋结构的星系
天文学家通常认为早期宇宙中的星系看起来像火车残骸，因为它们经常碰撞
“我们看到许多正在碰撞的星系，但我们也看到其中一些以有序的方式旋转，没有碰撞的迹象，”日本卡弗利宇宙物理和数学研究所的约翰·西尔弗曼说
阿尔玛以前曾发现过非常遥远的星系，如MAMBO-9(一个布满灰尘的星系)和沃尔夫盘(一个带有旋转圆盘的星系)
但是很难说这些发现是否是独一无二的，或者是否有更多类似的星系存在
ALPINE是第一个让天文学家能够研究早期宇宙中大量星系的调查，它表明它们的进化速度可能比预期的要快
但是科学家们还不明白这些星系是如何快速成长的，以及为什么其中一些已经有了旋转圆盘
ALMA的观测对这项研究至关重要，因为射电望远镜可以看到被灰尘隐藏的恒星形成，并跟踪恒星形成区域发射的气体的运动。
早期宇宙中的星系调查通常使用光学和红外望远镜
这使得测量未被发现的恒星形成和恒星质量成为可能
然而，这些望远镜很难测量恒星形成的尘埃模糊区域，或者这些星系中气体的运动
有时他们根本看不到星系
“和阿尔玛一起，我们第一次发现了几个遥远的星系
加州理工学院的林炎说:“我们称之为哈勃望远镜——黑暗，因为即使用哈勃望远镜也无法探测到它们。”
这是阿尔玛在无线电波中观察到的早期宇宙中的两个星系
星系被认为比“原始”更“成熟”，因为它们含有大量的尘埃(黄色)
阿尔玛还揭示了这种气体(红色)，它被用来测量星系中模糊的恒星形成和运动
信用:B
萨克斯顿·NRAO/AUI/美国国家科学基金会、阿尔玛大学(ESO/NAOJ/NRAO)、阿尔卑斯团队 为了了解更多关于遥远星系的信息，天文学家们希望将阿尔玛指向更长时间内的单个星系
“我们想知道尘埃的确切位置以及气体是如何运动的
我们还想把这些布满灰尘的星系与其他距离相同的星系进行比较，并找出它们的环境是否有什么特别之处，”意大利帕多瓦大学的保罗·卡萨塔补充道，他以前在智利的瓦尔帕莱索大学工作
ALPINE是早期宇宙中第一个也是最大的多波长星系调查
对于一个大的星系样本，该团队收集了光学(包括斯巴鲁、维斯塔、哈勃、凯克和VLT)、红外(斯皮策)和无线电(阿尔玛)的测量数据
需要进行多波长研究来全面了解星系是如何形成的
法国马赛天体物理学实验室的马蒂厄·贝热宁说:“这样一个庞大而复杂的调查只有在全球多个机构的合作下才有可能。”
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