早期宇宙中的“增长突增”：婴儿宇宙中的星系令人惊讶地成熟

艺术家描绘的早期宇宙中的星系非常尘土飞扬，并显示出旋转支撑盘的最初迹象。在此图像中，红色表示气体，蓝色/棕色表示灰尘，如使用ALMA的无线电波所见。根据来自VLT和斯巴鲁的光学数据，在背景中还可以看到许多其他星系。

在早期宇宙中，庞大的星系已经比以前预期的成熟得多。这是由国际队的天文学家展示，他们研究了118个遥远的星系与Atacama大毫米/亚颌骨阵列（ALMA）。

大多数星系是在宇宙还很小的时候形成的。例如，我们自己的星系可能在我们138亿岁的宇宙中开始形成136亿年前。当宇宙仅占其当前年龄的百分之十（大爆炸之后的1-15亿年）时，大多数星系都经历了“增长突增”。在此期间，他们建立了他们在今天的星系中看到的大部分恒星群众和其他性质，如灰尘，重子内容和螺旋形状。因此，如果我们想学习像我们的银河系这样的星系是如何形成的，那么研究这个时代是很重要的。

在早期宇宙中，庞大的星系已经比以前预期的成熟得多。这是由国际队的天文学家展示，他们研究了118个遥远的星系与Atacama大毫米/亚颌骨阵列（ALMA）。

在一个名为Alpine的调查（早期调查C +的Alpine），国际天文学家的国际团队研究了118个星系，在早期宇宙中经历了如此“生长刺激”。“我们的惊喜，许多人比我们预期的更多成熟，”加州理工学院（Caltech）的红外加工和分析中心（IPAC）的Andreas Faisst说。

当含有大量的灰尘和重量的元素时，星系被认为比“原始”更“成熟”。“我们没想到在这些遥远的星系中看到这么多的灰尘和重量的元素，”Faisst说。灰尘和重量的元素（由天文学家定义，因为所有元素比氢和氦更重）被认为是垂死恒星的副产物。但是早期宇宙中的星系还没有太多时间建造星星，所以天文学家都不期望在那里看到很多灰尘或重沉重的元素。

这些是早期宇宙中的两个星系，即在无线电波中观察到的Alma。星系被认为比“原始”被认为是“成熟”，因为它们含有大量的灰尘（黄色）。ALMA还揭示了气体（红色），用于测量星系中的模糊的星形形成和运动。

瑞士日内瓦大学的Daniel Schaerer说：“从之前的研究中，我们明白这样的年轻星系是灰尘贫困的。”“但是，我们发现大约20％的星系中组装在这个早期的时期在这个时期已经非常尘土飞扬，并且来自新生恒星的紫外线的大部分已经被这种灰尘隐藏起来，”他补充说。

许多星系也被认为是相对成熟的，因为它们在其结构中显示出普遍性，包括旋转支持的盘的第一迹象 - 这可能后来可能导致具有螺旋结构的星系，如在我们的银河系中观察到的螺旋结构办法。天文学家通常希望早期宇宙中的星系看起来像火车残骸，因为他们经常碰撞。“我们看到许多正在碰撞的星系，但我们也看到了许多人以有序的方式旋转，没有碰撞迹象，”Kavli物理学和数学研究所的日本宇宙学院约翰银曼说。

艺术家在早期宇宙中的一个银河系的动画是非常尘土飞扬的，并显示旋转支持的磁盘的第一个迹象。在此图像中，红色表示气体，蓝色/棕色表示灰尘，如使用ALMA的无线电波所见。根据来自VLT和斯巴鲁的光学数据，在背景中还可以看到许多其他星系。

Alma以前发现了非常遥远的星系，例如MAMBO-9（非常尘土飞扬的星系）和狼磁盘（带旋转盘的星系）。但很难说这些发现是否是独一无二的，或者是否有更多类似的星系。Alpine是第一个使天文学家能够在早期宇宙中研究大量星系的调查，并且它表明他们可能比预期的速度更快。但科学家们尚未了解这些星系如何快速增长，为什么其中一些已经有旋转磁盘。

Alma的观察对于这项研究至关重要，因为无线电望远镜可以看到被灰尘隐藏的星形成，并追踪从星形区域发出的气体运动。早期宇宙中的星系调查通常使用光学和红外线望远镜。这些允许测量视野开阔的星形成和恒星块。然而，这些望远镜难以测量灰尘遮挡区域，其中恒星形式或这些星系中的气体运动。有时他们根本没有看到一个星系。“与Alma我们第一次发现了一些遥远的星系。我们称之为哈勃黑暗，因为即使与哈勃望远镜也无法检测到它们，“Caltech林济说。

要了解有关遥远的星系的更多信息，天文学家希望在史蒂姆星系上指向Alma持续较长的时间。“我们希望看到灰尘是尘埃以及气体如何移动。我们还想将尘土飞扬的星系与其他距离和p出来的别人进行比较，如果他们的环境可能有一些特别的东西，“意大利帕努瓦大学的Paolo Cassata添加了斯文，以前在智利的大学瓦尔帕莱索。

高山是早期宇宙中星系的第一和最大的多波长调查。对于大型星系样本，团队收集了光学（包括Subaru，Vista，Hubble，Keck和VLT），红外（Spitzer）和无线电（ALMA）的测量。需要多波长研究来了解星系如何建立的完整图片。“由于全球多个机构之间的合作，”如此大的和复杂的调查“才能感谢全球的多个机构之间的合作。

参考：“Alpine-Alma [CII]调查 - 调查策略，观察结果，在4 <Z <6”BYO中的118个星形星系的调查策略，观察和样品特性。勒热夜，M.Béthermin，A. Faisst，GC琼斯，P. Capak，P. Cassata，JD西尔弗曼，D.舍雷尔，L.严，R.阿莫林，S. BARDELLI，M. Boquien，A. Cimatti，男。Dessauges-Zavadsky，M.Giavalisco，NP Hathi，Y.Fudamoto，S.Fujimoto，M.Ginolfi，C. Gruppioni，S. Hemmati，E.Ibari，A.Koekemoer，Y.Khusanova，G. Lagach，G. Lagache，BC Lemaux ，F. Loiacono，R.Maiolino，C. Mancini，D. Narayanan，L.Morselli，HugoMéndez-Hernàndez，Pa Oesch，F. Pozzi，M. Romo，D. Riechers，N.Scoville，N.Scoville，M. Talia，M. Talia，M. Talia，Lam Tasca，R. Thomas，S. Toft，L.Vallini，D.Vergani，F. Walter，G. Zamorani和E.Zucca，10月21日，2020年10月21日，天文学和Astrophysics.doi：
10.1051/0004-6361/201936965

国家射电天文台是美国国家自然科学基金会的机构，由美国联合大学（Associated University，Inc.）共同合作经营。