时空错乱：韦布望远镜发现一个“穿越”到远古宇宙的现代星系

一个“早老”的星系？

美国康奈尔大学的科学家，近日意外地在詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的照片中，发现了一个尽管诞生只有14亿年，其内部的恒星却已经更替了多代，异常“成熟”的奇怪星系。

研究人员是在研究另外一个被引力透镜放大了的遥远星系过程中，发现这个像是从现代穿越到了远古的星系的。这另外一个星系名叫SPT0418-47，存在于早期宇宙中，是一个富含尘埃的产星星系。这个星系的影像在前景星系的引力作用下变成了一个环——是为“爱因斯坦环”。意外发现的那个星系则躲藏在这个环内，但在由其他望远镜拍摄的照片中，它只是一些噪点。

研究人员分析了韦布提供的光谱数据后，认定在“爱因斯坦环”内隐藏着两个此前未发现过的光点。这两个光点来自同一个背景星系。前景星系的引力透镜效应在形成了“爱因斯坦环”的同时，也放大增亮了这个背景星系的影像并“一式二份”，只是这个星系的影像即使被增强后，其亮度也只及“爱因斯坦环”的1/16。

在分析了这个星系的光谱数据后，研究人员确认它的氢、氮和硫，以及离子碳发射线的红移值和形成“爱因斯坦环”的背景星系是相同的，都是大约4.2。这表明这两个星系和地球的距离是相同的，都处于年龄只相当于现代宇宙10%的早期宇宙中。而且它们应该互为“伴侣”。

研究人员给那个暗淡的伴星系编号为SPT0418-SE，认为它和形成“爱因斯坦环”的SPT0418-47距离只有5千秒差距，只有银河系和银河系卫星系“大小麦哲伦云”距离的1/10。这意味着这两个星系已被引力相互束缚在一起，且很可能正处于融合的过程中。

这两个星系的质量都属中等，SPT0418-SE可能较小一些，含有的尘埃也较少，它看起来可能比拥有大量尘埃的“爱因斯坦环”蓝一些。研究人员根据邻近星系的特征分析，它们可能被一个巨大的暗物质晕包裹在内，且晕中可能还存在其他未被发现的星系。

最让人吃惊的是，较小的伴星系“金属元素”——比氦和氮重的元素，比如碳、氧和氮的含量非常高，其比例几乎和我们的太阳相当。但太阳已有40多亿年的寿命，其体内包含了多代恒星制造的“金属元素”。要达到太阳的“金属元素”丰度，需要近80亿年的积累；而这个星系诞生不过14亿年！

这意味着这个星系在宇宙诞生后“短短”十几亿年间就经历了至少多代恒星的更替。快得让人不可思议。

研究人员认为，这可能是因为某种原因，导致这个星系内的造星活动异常高效，而且开始得特别早。但究竟是什么原因就又不得而知了。

参考
Discovery of a Dusty, Chemically Mature Companion to a z 4 Starburst Galaxy in JWST ERS Data
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acb59c