康奈尔大学的天文学家在分析美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的一个早期星系的首批图像时发现了一个伴生星系。这个新发现的星系估计有14亿年的历史，已经承载了多代恒星，鉴于其年轻的年龄，这一点是出乎意料的。

研究人员能够确定，这两个星系与地球的距离大致相同，并且处于同一邻域，这表明它们可能会相互作用并可能合并。这些星系的成熟金属性使科学家们推测，恒星的形成一定是非常有效的，并且在宇宙中很早就开始了。

在扫描美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的一个著名的早期星系的首批图像时，康奈尔大学的天文学家们很感兴趣地看到了靠近其外缘的一个光团。

他们最初的关注点以及红外观测站的目标是SPT0418-47，这是早期宇宙中最明亮的尘埃、恒星形成的星系之一，其远处的光线被一个前景星系的引力弯曲并放大成一个圆，称为爱因斯坦环。

但是，对去年秋天发布的早期JWST数据的深入研究产生了一个偶然的发现：一个以前隐藏在前景星系光线后面的伴生星系，尽管它的年龄很小，估计为14亿年，但令人惊讶的是，它似乎已经承载了多代恒星。

詹姆斯-韦伯太空望远镜的艺术画。来源：美国国家航空航天局

康奈尔大学天体物理学和行星科学中心（CCAPS）的副研究员、论文第二作者Amit Vishwas博士说，智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）拍摄的同一爱因斯坦环的早期图像含有被JSWT清晰解析的伴星的暗示，但它们不能被解释为除了随机噪音以外的东西。

通过调查JWST的NIRSpec仪器所拍摄的图像中每个像素的光谱数据，研究人员Peng发现了环内的第二个新光源。他确定这两个新的光源是一个新星系的图像，它被负责创造环的同一个前景星系所引力，尽管它们的亮度要低8到16倍--这证明了JWST红外视觉的强大。

对光的化学成分的进一步分析证实，来自氢、氮和硫原子的强发射线显示了类似的红移--这是衡量一个星系的光在越来越远的情况下延伸到更长、更红的波长的一个标准。这使得这两个星系与地球的距离大致相同--计算出的红移约为4.2，或约为宇宙年龄的10%--并且处于同一附近。

为了验证他们的发现，研究人员回到了早期的ALMA观测。他们发现一条电离碳的发射线与JWST观测到的红移密切相关。

Vishwas说："我们有几条发射线的移位完全相同，所以毫无疑问，这个新星系就是我们认为的地方。"

研究小组估计，这个被他们命名为SPT0418-SE的伴生星系在环的50千秒差距 (Parszek)以内（秒差距是一个宇宙距离尺度，用以测量太阳系以外天体的长度单位。1秒差距约为3.26 光年、206,000 天文单位或31兆公里），这种级别的接近表明，这些星系必然会相互影响，甚至可能合并，这种观察增加了人们对早期星系如何演变为更大星系的理解。

作为早期宇宙中的星系，这两个星系的质量并不高，其中"SE"相对较小，尘埃较少，这使得它看起来比极度被尘埃遮挡的环更蓝。根据附近具有类似颜色的星系的图像，研究人员认为它们可能居住在"一个具有尚未被发现的邻居的大规模暗物质晕中"。

考虑到这些星系的年龄和质量，最令人惊讶的是它们的成熟金属性--比氦和氢更重的元素的数量，如碳、氧和氮--该小组估计与我们的太阳相似。与太阳相比，它大约有40亿年的历史，并且从前几代恒星那里继承了大部分金属，这些恒星大约有80亿年的时间来建立它们，我们是在宇宙不到15亿年的时候观察这些星系。

研究人员已经提交了一份关于JWST观测时间的提案，以继续研究该星环及其伴星，并调和光学和远红外光谱之间观察到的潜在差异。