簡介：科學家使用歐洲空間天文臺的Atacama大型毫米/亞毫米陣列對120億光年遠的星系SPT0418-47進行觀測，發現早期宇宙似乎並不像想象中的那樣混沌，甚至非常像附近時期的星系。

在大爆炸產生了宇宙後不久，宇宙是粒子和熱氣的旋渦式混合。

天文學家最近利用引力透鏡觀察早期宇宙，看到一個遙遠的星系處於形成的早期階段。令他們驚訝的是，這個星系看起來很像我們的銀河系——而且不像他們想象中的初期世界那樣混亂。

週三發表在《自然》雜誌上的一項研究詳細闡述了這一發現。

這個名為SPT0418-47的星系受到附近星系的引力透視鏡作用，在天空中呈現近乎完美的光環。圖片來自ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rizzo 等。

研究小組使用歐洲空間天文臺的的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列來觀測這個星系，他們稱之為SPT0418-47。

SPT0418-47 距離地球約120億光年，光年相當於光走了一年的距離，因此它存在於宇宙僅18億歲的時候。天文學家認為宇宙的年齡大約是138億光年。

回望過去，這項研究依賴於一種叫做引力透鏡的方法，適用於當大量物質產生一個引力場能夠放大來自遙遠星系的光時。這基本上就像透過一個巨大的放大鏡看東西。

觀察早期宇宙中的遙遠星系對於理解星系是如何隨著時間的推移而形成和演化來說至關重要。透過引力透鏡，天文學家們彷彿回到這些星系剛形成與早期宇宙的時期。

此前，天文學家們認為像SPT0418-47這樣的年輕星系會是一個極度混亂的地方，有著高速率的恆星形成和旋渦狀的氣體和塵埃——本質上是一種星系的混亂。相應的，他們認為新生星系缺乏成熟星系的結構。

但更讓他們驚訝的是，SPT0418-47看起來很像我們的銀河系。雖然這個年輕遙遠的星系沒有銀河系標誌性的旋臂，但它有一個旋轉的圓盤和一個凸起——是星系中心周圍聚集的一大群恆星。

“這一結果代表星系形成領域的一個突破，表明我們觀察到的附近的螺旋星系和銀河系的結構在120億年前就存在了”，主要作者弗朗西斯卡里佐（Francesca Rizzo），一名在德國馬克思普朗克天文研究所的博士生，在一份宣告中解釋道。

這一發現表明早起宇宙或許並不像科學家認為的那樣混亂，而且結構良好的星系在宇宙中形成的時間可能比天文學家預期的要早得多。

“我們的發現很令人費解，儘管形成恆星的速率很高，這理應是一個高能量場的過程，SPT0418-47卻是我們在早期宇宙中觀察到的最有序的星系盤”，合著者，馬普天體物理研究所的研究員西蒙娜貝吉娣（Simona Vegetti）解釋道。“這個結果非常出乎意料，它對我們認識到星系如何演化有著重要的意義”。

接下來，天文學家團隊計劃對SPT0418-47星系進行進一步地觀察，以揭開它如何在這麼短的時間，就變得像大約存在了135億年的銀河系一樣。

早期宇宙所特有的極端天體物理過程和條件，預計將會產生與今天觀測到的動態不同的年輕星系。這是因為與星系合併和超新星爆炸相關的強烈效應將導致大多數年輕的恆星形成星系處於動態的熱、混沌和非常不穩定的狀態。在這我們要報告在宇宙只有14億年的時候，在一個紅移率為4.2的星系中出現了一個動態冷，由大量恆信組成的旋轉圓盤星系。SPT-S J041839-4751.9星系受到一個z = 0.263的前景星系強烈的引力透鏡效應，它是一個典型的塵埃星爆，其全球恆星形成和塵埃特性與當前的數值模擬和觀測結果一致。

干涉成像的空間解析度大約60秒差距揭示了一個旋轉的隨機運動比是9.7±0.4,這個比例至少是這個時期任何星系演化模型的四倍，但與已知宇宙中螺旋星系的比例相似。我們推匯出一個具有附近大質量螺旋星系典型形狀的旋轉曲線，這表明至少有一些年輕的星系在動態上與在已知宇宙中觀察到的星系相似，並且只受極端物理過程的微弱影響。

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