在幸运的发现中发现的银河系的“大轮子”版本

詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST） 的深入观测揭示了早期宇宙中一个异常大的星系。它是一颗宇宙巨人，它的光已经传播了 120 多亿年才到达我们身边。我们将其称为 Big Wheel，根据我们的发现今日发布于自然天文学.

这个巨大的盘状星系存在于Big Bang，这意味着它形成于宇宙只有当前年龄的 15% 时。它挑战了我们对星系如何形成的了解。

什么是盘星系？

想象一下像我们自己的星系天河：由恒星、气体和尘埃组成的扁平旋转结构，通常被广阔的看不见的光晕所包围暗物质.

盘状星系通常具有从密集的中心区域向外延伸的清晰旋臂。我们的银河系本身就是一个盘状星系，其特点是美丽的旋臂环绕着它的中心。

研究盘状星系，如银河系和新发现的大摩天轮，有助于我们发现星系是如何形成的，在数十亿年的时间里生长和进化。

这些研究特别重要，因为了解与我们相似的星系可以更深入地了解我们银河系家园的宇宙历史。

一个巨大的惊喜

我们以前认为星系盘是在很长一段时间内逐渐形成的：要么是通过气体从周围空间平稳地流入星系，要么是通过与较小的星系合并。

通常，星系之间的快速合并会破坏微妙的螺旋结构，使它们变成更加混乱的形状。然而，Big Wheel 设法迅速长到惊人的大尺寸，而没有失去其独特的螺旋形状。这挑战了长期以来关于巨星系生长的观点。

我们详细的 JWST 观察表明，大摩天轮在大小和转速上与最大的摩天轮相当“超螺旋”星系在今天的宇宙中。它的大小是那个时代同类星系的三倍，是早期宇宙中观察到的最大质量星系之一。

事实上，它的自转速度使它处于所谓的Tully-Fisher 关系，这是星系的恒星质量与其旋转速度之间的众所周知的联系。

值得注意的是，尽管大摩天轮异常大，但它正在以与同一宇宙年龄的其他星系相似的速度积极增长。

异常拥挤的太空部分

更令人着迷的是 Big Wheel 形成的环境。

它位于太空中一个异常拥挤的区域，那里的星系紧密地聚集在一起，密度是宇宙中典型区域的十倍。这种密集的环境可能为星系的快速发展提供了理想的条件。它可能经历了足够温和的合并，让星系保持其螺旋盘形状。

此外，流入星系的气体必须与它的旋转很好地对齐，从而使盘能够快速增长而不会受到干扰。所以，这是一个完美的组合。

一个幸运的发现

发现像 Big Wheel 这样的星系是极其不可能的。根据目前的星系形成模型，我们在调查中找到这一点的机会不到 2%。

所以，我们的发现是幸运的，可能是因为我们在一个异常密集的区域内观察到了它，这与典型的宇宙环境完全不同。

除了神秘的形成之外，Big Wheel 的最终命运还是另一个有趣的问题。鉴于密集的环境，未来的合并可能会显著改变它的结构，有可能将其转变为一个质量与附近星系团（如室女座）中观察到的最大的星系相媲美的星系。

大摩天轮的发现揭示了早期宇宙的另一个谜团，表明我们目前的星系演化模型仍然需要改进。

随着对像大摩天轮这样的大型早期星系的更多观测和发现，天文学家将能够解开更多关于宇宙如何建造我们今天看到的结构的秘密。

Themiya Nanayakkara，詹姆斯·韦伯澳大利亚数据中心首席天文学家，斯威本科技大学

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