哥倫比亞大學的研究人員在分析美國國家航空暨太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡拍攝的圖像時發現，宇宙早期的星系通常是扁長的，就像法國麵包，而很少是圓形的，就像披薩麵團。

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的宇宙演化早期發布科學（CEERS）調查所確定的遙遠星系樣本形狀。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Steve Finkelstein（UT Austin）、Micaela Bagley（UT Austin）、Rebecca Larson（UT Austin）

哥倫比亞大學的美國國家航空暨太空總署哈伯研究員維拉傑-潘迪亞（Viraj Pandya）解釋說：”在我們研究的星系中，大約有50%到80%的星系在兩個維度上似乎是扁平的。看起來像細長麵包棍的星系似乎在早期宇宙中非常常見，這令人驚訝，因為它們在當今宇宙的星系中並不常見。”他是即將發表在《天體物理學雜誌》（The Astrophysical Journal）上的一篇新論文的主要作者，該論文概述了這一發現。

研究小組重點研究了韋伯望遠鏡提供的大量近紅外線影像，即宇宙演化早期發布科學（CEERS）巡天，從中挑選出了據估計在宇宙誕生6 億至60 億年時就已經存在的星系。

大多數遙遠的星系看起來像法國麵包，而其他星系的形狀則像披薩餅和披薩麵團球，這一類星系似乎是最小的星系類型，也是最不常見的星系，披薩餅形狀的星系在其最長軸上與法國麵包形狀的星系一樣大。它們在附近的宇宙中更為常見，由於宇宙不斷膨脹，附近的宇宙是由更古老、更成熟的星系組成的。

我們的銀河系的核心是一個超大質量黑洞，周圍是由淡黃色的老恆星組成的中央隆起。除此之外，還有藍色的旋臂，旋臂中充滿了年輕的恆星、新形成的恆星以及深色的塵埃通道。資料來源：NASA 和STScI

銀河系過去的形態和星系的演變

如果我們能夠把時鐘撥回數十億年前，銀河系會屬於哪一類呢？合著者、圖森亞利桑那大學博士生張皓文說：”我們的最佳猜測是，它可能看起來更像一根麵包棒。這一假設的部分依據是來自韋伯望遠鏡的新證據–理論家們通過估算出了數十億年前銀河系的質量，這表明它在遙遠的過去很可能是麵包棍的形狀。”

這些遙遠星系的質量也遠低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。”在早期宇宙中，星系的成長時間要短得多，”哥倫比亞大學的合著者、NASA 哈伯研究員Kartheik Iyer 說。”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。”

研究人員認為是拉長的橢圓形（即法國麵包狀）星系的圖像，由詹姆斯-韋伯太空望遠鏡拍攝。”相信”一詞反映了這樣一個事實，即從側面看，其中一些星係可能是圓盤（即披薩餅）形狀的星系。資料來源：Viraj Pandya et al.

哈伯太空望遠鏡於1990 年發射升空，至今仍在收集數據。「長期以來，哈伯望遠鏡一直顯示出許多細長星系，”哈伯望遠鏡的合著者、加那利群島天體物理研究所（Institute of Astrophysics on Canary Islands）的研究科學家馬克-韋爾塔斯-康帕尼（Marc Huertas-Company）解釋。但研究人員仍然想知道：將於2021 年發射的韋伯望遠鏡對紅外光的靈敏度更高，它能更好地顯示更多細節嗎？”韋伯望遠鏡證實，哈伯望遠鏡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，”Huertas-Company 說。

了解早期星系的形狀

當然，一個問題是，為什麼早期的星系往往如此扁平和拉長。潘迪亞解釋說，一種假設是，早期宇宙中可能充滿了暗物質細絲，它們形成了一種”骨架背景”或”宇宙高速公路”，將氣體和恆星引向其中。這些細絲仍然存在，但隨著宇宙的膨脹，它們變得更加分散，因此它們可能不太可能促進麵包狀星系的形成。

當研究人員將星系的長寬比與它們的最長軸長度進行比較時，他們發現這些圖表看起來明顯像香蕉。資料來源：Pandya et al.

“發瘋的星系”與未來研究

這篇論文被稱為”正在變香蕉的星系”（Galaxies Going Bananas），這是作者在研究數據時突然想到的另一個食物類比。當作者將星系的長寬比與它們的最長軸長度相比較時，他們發現出現的圖表看起來很像香蕉，這種形狀反映了它們拉長的橢圓體（即麵包棒）形狀。潘迪亞說：”香蕉是另一種說法，這些本質上拉長的星系似乎是宇宙最初40 億年中的主要星系。”

研究人員不僅需要更大的韋伯樣本量來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