詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）发现了来自宇宙早期的尘埃状恒星形成星系AzTECC71，挑战了之前关于星系普遍性和组成的假设，为宇宙历史和星系演化提供了新的见解。它最初从地面望远镜中显示为一个发光的圆球，然后在哈勃太空望远镜的图像中完全消失了。现在，在詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的图像中，这个幽灵般的天体再次出现，变成了一个微弱而又独特的星系。
詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）发现了一个暗星系AzTECC71，此前哈勃太空望远镜一直无法发现这个星系。COSMOS-Web合作小组的这一发现揭示了一个来自早期宇宙的尘埃状恒星形成星系，表明这类星系的普遍性比以前认为的要高。这一发现为了解早期宇宙的构成和星系的演化提供了新的视角。(艺术家概念图）
COSMOS-Web合作项目的天文学家们已经确定AzTECC71天体是一个尘埃状恒星形成星系。或者换句话说，这是一个在宇宙大爆炸后近10亿年的星系，它正忙于形成许多新恒星，但却笼罩在尘埃的面纱中，难以看透。人们曾一度认为这些星系在早期宇宙中极为罕见，但这次发现，再加上 COSMOS-Web 数据前半部分中还有十几个尚未在科学文献中描述的候选星系，表明它们的常见程度可能是预期的 3 到 10 倍。
詹姆斯-韦伯太空望远镜上的 NIRCam 仪器中多个彩色滤光片拍摄的 AzTECC71 星系的彩色合成照片。资料来源：J. McKinney/M. Franco/C. 凯西/德克萨斯大学奥斯汀分校
天体物理学意义和研究成果
德克萨斯大学奥斯汀分校博士后研究员杰德-麦金尼说："这东西真是个怪物。尽管它看起来像一个小圆球，但实际上它每年都在形成数百颗新恒星。即使是如此极端的东西，在我们最新望远镜最敏感的成像中也几乎看不到，这让我非常兴奋。这有可能告诉我们，有一大群星系一直在躲着我们。"
如果这一结论得到证实，那么它表明早期宇宙的尘埃比之前想象的要多得多。研究小组在《天体物理学报》上发表了他们的发现。
COSMOS-Web项目是JWST最初最大的研究计划，由UT Austin大学副教授凯特琳-凯西（Caitlin Casey）共同领导，旨在绘制天空中相当于三个满月大小的100万个星系的地图。其部分目标是研究宇宙最早的结构。这个由 50 多名研究人员组成的团队在 JWST 的第一年获得了 250 小时的观测时间，并在 2022 年 12 月收到了第一批数据，在 2024 年 1 月之前还会收到更多数据。
在詹姆斯-韦伯太空望远镜上的 NIRCam 仪器的最红滤色片（F444W，最右边）中可以清晰地看到 AzTECC71 星系，但在最蓝滤色片（F115W 和 150W，左边）中却完全看不到。资料来源：J. McKinney/M. Franco/C. 凯西/德克萨斯大学奥斯汀分校
技术进步和未来研究
尘埃状恒星形成的星系很难在光学光线下看到，因为恒星发出的大部分光线都被一层尘埃所吸收，然后以更红（或更长）的波长重新发射出来。在 JWST 出现之前，天文学家有时将它们称为"哈勃暗星系"，指的是以前最灵敏的太空望远镜。
麦金尼说："到目前为止，我们能够看到早期宇宙中星系的唯一方法就是从哈勃望远镜的光学角度来看。这意味着我们对星系演化历史的理解是有偏差的，因为我们只看到了未被遮挡、尘埃较少的星系。"
位于夏威夷的詹姆斯-克拉克-麦克斯韦望远镜（James Clerk Maxwell Telescope）上的一台照相机首次发现了这个名为AzTECC71的星系，它发出的尘埃是一个模糊的球状物，波长介于远红外和微波之间。接下来，COSMOS-Web 小组在另一个小组使用智利 ALMA 望远镜收集的数据中发现了这个天体，该望远镜具有更高的空间分辨率，可以看到红外线。这让他们缩小了源的位置。当他们用波长为 4.44 微米的红外线观测 JWST 数据时，在完全相同的位置发现了一个微弱的星系。在波长更短的光波中，即 2.7 微米以下的光波中，则看不到这个星系。
哈勃太空望远镜拍摄的 AzTECC71 图像与詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄的相应图像对比。图片来源：J. McKinney/M. Franco/C. 凯西/德克萨斯大学奥斯汀分校
现在，研究小组正在努力发掘更多这些难以被发现的星系。
麦金尼说："有了JWST，我们可以首次研究这个被严重尘埃遮挡的隐秘星系群的光学和红外特性，因为它的灵敏度非常高，不仅能回望宇宙最遥远的地方，还能穿透最厚重的尘埃面纱。"
研究小组估计，该星系的红移约为 6，即大爆炸后约 9 亿年。