據外媒報導，天文學家利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ ALMA）發現了一個旋轉的“嬰兒”星系，其質量為銀河系的1/100。由於引力透鏡效應的幫助，研究小組能夠首次探索宇宙早期小型和黑暗的”正常星系”的性質，這些星系代表了第一批星系的主要群體，這大大推進了我們對星系演變初始階段的理解。

劍橋大學卡夫利高級研究員尼古拉斯-拉波特說：“許多存在於宇宙早期的星系非常小，它們的亮度遠遠低於目前地球上和太空中最大的望遠鏡的極限，因此難以研究它們的特性和內部結構。然而，來自名為RXCJ0600-z6的星系的光線被引力透鏡高度放大，使其成為研究典型嬰兒星係屬性和結構的理想目標。”

引力透鏡是一種自然現象，即從一個遙遠的天體發出的光線被位於前景的星系或星系團等大質量天體的引力所彎曲。引力透鏡這一名稱源於這樣一個事實：大質量天體的引力就像一個透鏡。當我們通過引力透鏡觀察時，遠處天體的光線被強化，它們的形狀被拉長。換句話說，它是一個漂浮在空間的”天然望遠鏡”。

ALMA Lensing Cluster Survey（ALCS）團隊利用ALMA搜索了早期宇宙中大量被引力透鏡放大的星系。結合ALMA的力量，在”天然望遠鏡”的幫助下，研究人員能夠發現和研究更暗淡的星系。

為什麼探索早期宇宙中最微弱的星係是至關重要的？理論和模擬預測，大爆炸後幾億年形成的大多數星係都很小，因此很暗淡。儘管之前已經觀測到了早期宇宙中的一些星系，但由於望遠鏡的能力問題，這些研究僅限於早期宇宙中質量最大的天體，因此也是代表性較差的星系。要了解第一批星系的標準形成，並獲得星系形成的完整圖景，唯一的辦法是把重點放在較暗和較多的星系上。

ALCS團隊執行了一個大規模的觀測計劃，花了95個小時，這對ALMA觀測來說是非常長的時間，觀測了33個可能引起引力透鏡的星系團的中心區域。其中一個名為RXCJ0600-2007的星系團位於天狼座方向，其質量是太陽的1000萬億倍。研究小組發現了一個遙遠的星系，它正受到這個”天然望遠鏡”所產生的引力透鏡的影響。ALMA探測到該星系中的碳離子和星塵發出的光，再加上雙子座望遠鏡拍攝的數據，確定了該星系在大爆炸後約9億年（129億年前）的樣子。對這些數據的進一步分析表明，這個源頭的一部分被看作是比它內在的亮度高160倍。

通過精確測量星系團的質量分佈，有可能”撤銷”引力透鏡效應，恢復被放大天體的原始外觀。通過將哈勃太空望遠鏡和歐洲南方天文台甚大望遠鏡的數據與一個理論模型相結合，該團隊成功地重建了遙遠的星系RXCJ0600-z6的實際形狀。這個星系的總質量大約是太陽的20到30億倍，大約是我們銀河系的1/100。

令研究小組驚訝的是，RXCJ0600-z6正在旋轉。傳統上，年輕星系中的氣體被認為具有隨機、混亂的運動。直到最近，ALMA才發現了幾個旋轉的年輕星系，對傳統的理論框架提出了挑戰，但這些星係比RXCJ0600-z6要亮（大）幾個數量級。

“我們的研究首次表明，我們可以直接測量早期宇宙中這種微弱（質量較小）的星系的內部運動，並與理論預測進行比較”，東京大學教授、ALCS團隊的負責人Kotaro Kohno說。

“RXCJ0600-z6具有非常高的放大係數這一事實也提高了對未來研究的期望，”尼爾斯-玻爾研究所的DAWN研究員Seiji Fujimoto解釋說。“這個星係從數百個星系中脫穎而出，將由詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）進行觀測，該望遠鏡將於今年秋季發射，是下一代太空望遠鏡。通過使用ALMA和JWST的聯合觀測，我們將揭開一個嬰兒星系中氣體和恆星的屬性及其內部運動的面紗。當三十米望遠鏡和極大望遠鏡完成後，它們可能會探測到星系中的恆星群，甚至有可能解析單個恆星。有一個引力透鏡的例子，它被用來觀察95億光年外的一顆恆星，這項研究有可能將其擴展到宇宙誕生後不到10億年。”