2 月 18 日消息，一项发表在《自然》杂志上的新研究，利用詹姆斯・韦伯太空望远镜 (JWST) 的观测数据，颠覆了我们对星系形成和暗物质的理解。研究人员发现了一个距今 115 亿光年 (红移值 3.2) 的超大质量星系，其内部包含着比银河系还要庞大的恒星群，并且这些恒星形成的时间竟然更早，距今约 130 亿光年 (红移值 11 左右)。
这一发现与当前的模型严重相悖，因为按照现有理论，如此早期的宇宙中，暗物质尚未聚集到足以形成如此庞大星系的密度。这项研究由斯威本科技大学的 Karl Glazebrook 教授领导，他表示其团队花了七年的时间追踪这个星系，使用地球上最大的两台望远镜试图测定其年龄，但都未能成功。最终，他们借助 JWST 的强大观测能力才确认了这一惊人的发现。
据了解，星系形成是现代天体物理学的基础理论之一，该理论预测早期宇宙中不会存在大量大质量星系。然而，这项研究发现的超大质量星系却出现在距宇宙大爆炸仅 1-20 亿年后，这严重挑战了现有的理论模型。
Glazebrook 教授和来自世界各地的研究人员一起开展了这项研究，包括斯威本大学天体物理和超级计算中心的 Themiya Nanayakkara 博士、Lalitwadee Kawinwanichakij 博士、Colin Jacobs 博士、Harry Chittenden 博士、Glenn G Kacprzak 副教授和 Ivo Labbe 副教授。
Nanayakkara 博士领导了 JWST 数据的光谱分析，他表示：“这项研究突破了以往的极限，让我们得以确认宇宙深处存在的最古老、最庞大的恒星怪物。这将迫使我们重新审视对星系形成和演化的理解。现在关键的问题是，这些星系如何在宇宙早期如此迅速地形成，以及是什么神秘的机制导致它们突然停止形成恒星，而同时期的其他星系仍在活跃地进行恒星形成。”
来自西澳大利亚大学国际射电天文研究中心 (ICRAR) 的 Claudia Lagos 副教授参与了这项研究的暗物质演化理论模型的开发，她指出：“星系形成很大程度上取决于暗物质的聚集方式。在宇宙早期发现如此大质量的星系，对我们标准的宇宙学模型提出了重大挑战。这是因为我们认为尚未有足够大质量的暗物质结构可以容纳如此庞大的星系。我们需要更多的观测来了解这类星系有多普遍，以及它们真正的质量有多大。”
Glazebrook 教授希望这项发现能够为我们理解暗物质的物理特性打开新的窗口，他表示：“JWST 越来越多地发现早期宇宙中形成大质量星系的证据，这项研究刷新了这一现象的记录。虽然它非常引人注目，但它也只是单个天体。我们希望找到更多类似的星系，如果真能做到，这将彻底颠覆我们对星系形成的认识。”