韦伯太空望远镜发现宇宙早期的星系通常是扁长的 就像法棍一样

詹姆斯-韦伯太空望远镜的宇宙演化早期发布科学（CEERS）调查所确定的遥远星系样本形状。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Steve Finkelstein（UT Austin）、Micaela Bagley（UT Austin）、Rebecca Larson（UT Austin）

哥伦比亚大学的美国国家航空航天局哈勃研究员维拉杰-潘迪亚（Viraj Pandya）解释说："在我们研究的星系中，大约有50%到80%的星系在两个维度上似乎是扁平的。看起来像细长面包棍的星系似乎在早期宇宙中非常常见，这令人惊讶，因为它们在当今宇宙的星系中并不常见。"他是即将发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上的一篇新论文的主要作者，该 论文概述了这一发现。

研究小组重点研究了韦伯望远镜提供的大量近红外图像，即宇宙演化早期发布科学（CEERS）巡天，从中挑选出了据估计在宇宙诞生 6 亿至 60 亿年时就已经存在的星系。

大多数遥远的星系看起来像法棍面包，而其他星系的形状则像披萨饼和披萨面团球，这一类星系似乎是最小的星系类型，也是最不常见的星系，披萨饼形状的星系在其最长轴上与法棍面包形状的星系一样大。它们在附近的宇宙中更为常见，由于宇宙不断膨胀，附近的宇宙是由更古老、更成熟的星系组成的。

我们的银河系的核心是一个超大质量黑洞，周围是由淡黄色的老恒星组成的中央隆起。除此之外，还有蓝色的旋臂，旋臂中充满了年轻的恒星、新形成的恒星以及暗色的尘埃通道。资料来源：NASA 和 STScI

银河系过去的形态和星系的演变

如果我们能够把时钟拨回数十亿年前，银河系会属于哪一类呢？合著者、图森亚利桑那大学博士生张皓文说："我们的最佳猜测是，它可能看起来更像一根面包棒。这一假设的部分依据是来自韦伯望远镜的新证据--理论家们通过估算出了数十亿年前银河系的质量，这表明它在遥远的过去很可能是面包棍的形状。"

这些遥远星系的质量也远远低于附近的螺旋星系和椭圆星系 - 它们是像我们这样质量更大的星系的前身。"在早期宇宙中，星系的成长时间要短得多，"哥伦比亚大学的合著者、NASA 哈勃研究员 Kartheik Iyer 说。"确定早期星系的其他类别令人兴奋--现在有更多的东西可以分析了。我们现在可以研究星系的形状与它们的外观之间的关系，更好地预测它们是如何更详细地形成的。"

研究人员认为是拉长的椭圆形（即法棍面包状）星系的图像，由詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄。"相信"一词反映了这样一个事实，即从侧面看，其中一些星系可能是圆盘（即披萨饼）形状的星系。资料来源：Viraj Pandya et al.

哈勃太空望远镜于 1990 年发射升空，至今仍在收集数据。"长期以来，哈勃望远镜一直显示出许多细长星系，"哈勃望远镜的合著者、加那利群岛天体物理研究所（Institute of Astrophysics on Canary Islands）的研究科学家马克-韦尔塔斯-康帕尼（Marc Huertas-Company）解释说。但研究人员仍然想知道：将于 2021 年发射的韦伯望远镜对红外光的灵敏度更高，它能更好地显示出更多细节吗？"韦伯望远镜证实，哈勃望远镜并没有错过它们同时观测到的星系中的任何额外特征。此外，韦伯还向我们展示了更多具有相似形状的遥远星系，而且都非常详细，"Huertas-Company 说。

了解早期星系的形状

当然，一个问题是，为什么早期的星系往往如此扁平和拉长。潘迪亚解释说，一种假设是，早期宇宙中可能充满了暗物质细丝，它们形成了一种"骨架背景"或"宇宙高速公路"，将气体和恒星引向其中。这些细丝仍然存在，但随着宇宙的膨胀，它们变得更加分散，因此它们可能不太可能促进面包状星系的形成。

当研究人员将星系的长宽比与它们的最长轴长度进行对比时，他们发现这些图表看起来明显像香蕉。资料来源：Pandya et al.

"发疯的星系"与未来研究

这篇论文被称为"正在变香蕉的星系"（Galaxies Going Bananas），这是作者在研究数据时突然想到的另一个食物类比。当作者将星系的长宽比与它们的最长轴长度相比较时，他们发现出现的图表看起来很像香蕉，这种形状反映了它们拉长的椭圆体（即面包棒）形状。潘迪亚说："香蕉是另一种说法，这些本质上拉长的星系似乎是宇宙最初 40 亿年中的主要星系。"

研究人员不仅需要更大的韦伯样本量来进一步完善遥远星系的特性和精确位置，还需要花费大量时间调整和更新他们的模型，以更好地反映遥远星系的精确几何形状。"这些只是早期结果，"合著者、缅因州沃特维尔科尔比学院副教授伊丽莎白-麦格拉斯（Elizabeth McGrath）说。"我们需要更深入地研究数据，才能搞清楚到底发生了什么，但我们对这些早期趋势感到非常兴奋。"

编译来源：ScitechDaily