世界不思議

研究發現宇宙極早期星系已存在旋轉特性


科學家觀測到一個在宇宙大爆炸後僅4.5億年誕生的星系,並發現它已經具有旋轉的特性。

現在的主流天文學理論認為我們的宇宙在近140億年前的一次大爆炸後誕生,之後不斷膨脹變大,裡面演化出今天人們看到的各類天體。這份新研究所觀測到的這個星系,在宇宙的年齡只有現在4%的時候已經誕生。

科學家以前認為,具有盤狀的形態和旋轉的特性,已經是星系演化到後期較為成熟的形態,是在漫長的宇宙演化過程中才形成的。具體要在大爆炸後多久才會演化出這樣成熟的形態,還沒有明確的理論和證據。然而,最新的這項發現有些出乎科學家的意外。

沒有參與這項研究的同行、德國馬克斯普朗克天文學研究所(Max Planck Institute for Astronomy)的莎拉·博斯曼(Sarah Bosman)告訴《科學》(Science)雜誌網站,這項發現意味著早期的恆星已經匯聚成旋轉的盤狀星系,這「有些令人意外」,雖然這並不違反現有的理論,但這的確擴展了現有的認知。

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科學家從星光「紅移」的特性得到這項發現。光線的紅移特性類似多普勒效應(Doppler effect),物體離開觀測者而去的時候,來自該物體光線的波長看起來會變長。在可見光譜中,紫色的一端波長較短,紅色的一端波長較長,所以光線的波長變長的現象被稱為紅移。所以根據抵達地球的星光紅移的程度,科學家推測出了這些天體與地球的距離、它們的年齡,以及宇宙的膨脹速度等多項數據。

隨著觀測分辨率的提高,在這項研究中,研究人員還能分辨出這個星系內不同恆星之間的紅移差異,甚至能判斷出哪些恆星在朝向地球觀測者這個方向運動,哪些恆星朝著遠離地球的方向運動。

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綜合這個星系內恆星運動的數據,這個研究組發表於《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)上研究報告中揭示,星系MACS1149-JD1(簡稱JD1)以每秒大約50公里的速度旋轉著。

作為對比,銀河系的旋轉速度大約是每秒220公里。這份研究還發現,JD1星系的直徑大約只有3,000光年,比銀河系小得多。銀河系的直徑大約是10萬光年。

JD1不是至今為止科學家能夠觀測到的最遙遠的星系,但它是至今發現的最早期的、具有旋轉特性的星系。

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