包括来自卡弗里宇宙物理与数学研究所（Kavli IPMU）研究人员的一个国际研究团队在《天体物理学杂志通讯》上发表了一项新的研究，内容有关于宇宙中一些最早的星系的大小和光度之间的关系，这些星系是由最近发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的--在大爆炸后不到10亿年。

图1. 在GLASS-JWST计划中捕获了两个异常明亮的星系。这些星系存在于大爆炸后约4.5亿年和3.5亿年（红移分别约为10.5和12.5），大小分别约为500帕斯卡和170帕斯卡。资料来源：NASA、ESA、CSA、Tommaso Treu (UCLA)

这些发现是由加州大学洛杉矶分校的Tommaso Treu教授领导的"透镜放大的太空调查（GLASS）早期释放科学计划"的一部分。该计划的目的是研究早期宇宙，当时第一批恒星和星系被点燃导致了中性气体的电离和光的出现，被称为再电离时代。

然而，重离子化的细节一直不为人知，因为直到今天，望远镜还不能详细地观察宇宙历史上这一时期的星系。发现更多关于再电离时代的信息将有助于研究人员了解恒星和星系是如何演变的，从而创造出我们所看到的今天的宇宙。

图2：由于数据有限，在五个波段观察到的星系的大小-光度关系是固定斜率的。F150W面板中的黑色实线和虚线显示了Shibuya等研究人员（2015年；z∼8）和Huang等（2013年；z∼5）在类似静止帧波长下从HST数据中得出的关系。

由Kavli IPMU JSPS研究员Lilan Yang领导的一项研究使用GLASS-JWST计划的多波段NIRCAM成像数据来测量星系的大小和光度，以弄清从静止帧光学到紫外线的形态和大小-光度的关系。

"这是我们第一次可以用JWST在红移大于7的情况下在静止帧光学中研究星系的特性，尺寸-光度对于确定光度函数的形状很重要，它表明了负责宇宙再电离的主要来源，即众多微弱的星系或相对不太明亮的星系。当光从早期宇宙到我们这里时，它的原始波长将转移到一个更长的波长。因此，用静止框架的波长来阐明它们的内在波长，而不是观察到的波长。以前，通过哈勃太空望远镜，我们只知道星系在静止帧紫外线波段的属性。现在，通过JWST，我们可以测量比紫外线更长的波长，"第一作者Yang说。

研究人员首次发现了红移大于7的星系的静止帧光学尺寸-光度关系，即大爆炸后大约8亿年，使他们能够研究尺寸与波长的关系。他们发现在参考光度下的中位尺寸大约是450-600帕斯卡，并且从静止帧光学到紫外线略有下降。研究小组还发现，当允许斜率变化时，尺寸-亮度关系的斜率在最短的波长波段上有些陡峭。

"这将表明在较短的波长上有较高的表面亮度密度，因此在估计发光函数时有较少的观测不完全性修正，但这一结果并不是结论性的。"