研究人員在分析美國國家航空暨太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（NASA James Webb Space Telescope）拍攝的圖像時發現，宇宙早期的星系通常是扁平和拉長的，就像衝浪板和麵條，而很少是圓形的。

美國國家航空暨太空總署（NASA）的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）發現，宇宙早期的星系主要類似於衝浪板和麵條等細長形狀，而不是圓形。這項發現是基於對CEERS巡天拍攝的近紅外線影像的分析，標誌著有關早期星系結構的重大發現，並擴展了哈伯太空望遠鏡提供的洞察力。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Steve Finkelstein（UT Austin）、Micaela Bagley（UT Austin）、Rebecca Larson（UT Austin）

“我們所研究的星系中，大約有50% 到80% 在二維上看起來是平的，”第一作者、紐約哥倫比亞大學的NASA 哈維研究員Viraj Pandya 解釋說。”看起來像麵條或衝浪板的星系似乎在早期宇宙中非常常見，這令人驚訝，因為它們在附近並不常見。

研究小組重點研究了韋伯提供的一大片近紅外線影像，即宇宙演化早期釋放科學（CEERS）巡天，挑選出了估計存在於宇宙6億至60億年時的星系。

大多數遙遠的星系看起來像衝浪板和麵條，而其他星系的形狀則像飛盤和排球。”排球”或球狀星係是宇宙”海洋”上最緊湊的類型，也是最不常被發現的類型。飛盤”在”地平線”上與衝浪板和麵條狀星系一樣大，但在附近宇宙中靠近”海岸”的地方則更為常見。(在下圖中進行比較）。

潘迪亞的團隊確定了四種主要分類，如上圖所示的三維物體和剖面圖。它們從最少出現到最多出現的順序排列。

在左上方，韋伯的調查顯示了一種在早期宇宙中罕見，但在今天卻很常見的分類： 形狀像球體或排球的星系。右上方是扁平的圓盤或飛盤，它們只是稍微常見一些。

早期占主導地位的星系形狀看起來扁平而修長，就像左下方的衝浪板，或是右下方的麵條。在他們迄今研究過的所有遙遠星系中，這兩種形狀的星系約佔50%到80%–這倒是個驚喜，因為這些形狀的星系在附近星系中並不常見。資料來源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）、Viraj Pandya（哥倫比亞大學）、Haowen Zhang（亞利桑那大學）、Lucy Reading-Ikkanda（西蒙斯基金會）

如果我們能把時鐘撥回數十億年前，銀河系會屬於哪一類？合著者、亞利桑那大學圖森分校的博士生張浩文（音譯）說：”我們的最佳猜測是，它可能更像一塊衝浪板。這一假設的部分依據是來自韋伯望遠鏡的新證據–理論家們透過”時光倒流”估算出了數十億年前銀河系的質量，這與當時的形狀有關。”

這些遙遠星系的質量也遠小於附近的螺旋星系和橢圓星系–它們是像我們這樣質量更大的星系的前身。哥倫比亞大學的合著者、美國國家航空暨太空總署哈伯研究員卡特海克-艾耶爾（Kartheik Iyer）說：「在早期宇宙中，星系的成長時間要短得多。確定早期星系的其他類別令人興奮–現在有更多的東西可以分析了。我們現在可以研究星系的形狀與它們的外觀之間的關係，更好地預測它們是如何更詳細地形成的。”

我們的銀河系核心有一個超大質量黑洞，周圍是由淡黃色老恆星組成的中央隆起。除此之外，還有藍色的旋臂，上面佈滿了年輕的恆星、新形成的恆星以及深色的塵埃通道。資料來源：NASA 和STScI

韋伯望遠鏡的靈敏度、高解析度影像以及紅外光的專業性，讓研究小組能夠迅速確定許多CEERS星系的特徵，並建立它們的三維幾何模型。潘迪亞也說，如果沒有天文學家利用美國太空總署哈伯太空望遠鏡所做的大量研究，他們的工作就不可能完成。

幾十年來，哈伯望遠鏡拍攝的一些最早星系的影像讓我們嘆為觀止，從1995年的首次”深空”觀測開始，到後來的開創性觀測–宇宙大會近紅外線深河外星系遺產觀測，哈伯望遠鏡一直在為我們提供這些圖像。類似這樣的深空巡天獲得了更多的統計數據，從而幫助天文學家創造了整個宇宙時間內遙遠星系的強大三維模型。如今，韋伯正在幫助加強這些工作，為哈伯望遠鏡所及範圍之外的遙遠星系增添了大量數據，並以比以往更詳細的方式揭示了早期宇宙。

韋伯拍攝的早期宇宙影像就像海浪一樣，提供了新的證據。加那利群島天體物理研究所（Institute of Astrophysics on the Canary Islands）的研究科學家馬克-韋爾塔斯-康帕尼（Marc Huertas-Company）解釋說：”哈伯早已觀察到大量拉長星系。但研究人員仍然想知道： 如果對紅外光敏感，是否能更好地顯示出更多細節？韋伯證實，哈伯並沒有錯過它們同時觀測到的星系中的任何額外特徵。此外，韋伯還向我們展示了更多具有相似形狀的遙遠星系，而且都非常詳細。”

我們的知識仍有差距–研究人員不僅需要韋伯提供更大的樣本量，以進一步完善遙遠星系的特性和精確位置，還需要花費大量時間調整和更新他們的模型，以更好地反映遙遠星系的精確幾何形狀。”這些只是早期結果，”合著者、緬因州沃特維爾科爾比學院副教授伊麗莎白-麥格拉斯（Elizabeth McGrath）說。”我們需要更深入地研究數據，才能搞清楚到底發生了什麼，但我們對這些早期趨勢感到非常興奮。”

編譯來源：ScitechDaily