天文学家对与现代银河系如出一辙的古老星系感到困惑

这个圆盘星系看起来和现在看到的星系一样井然有序，但它的历史却可以追溯到宇宙只有7亿年的时候。 这一发现挑战了关于星系形成的主流理论，这些理论认为这种早期星系应该表现出更加混乱的结构。 与欧洲南方天文台（ESO）合作运行的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）揭示了REBELS-25的旋转和结构。

这张图片显示的是阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）观测到的REBELS-25星系，叠加在其他恒星和星系的红外图像上。 这张红外图像是由欧洲南方天文台的可见光和红外巡天望远镜（VISTA）拍摄的。 在最近的一项研究中，研究人员发现有证据表明，REBELS-25 是一个强烈旋转的圆盘星系，存在于宇宙大爆炸之后仅仅 7 亿年。 这使它成为迄今为止发现的最遥远、最早的已知银河系。 资料来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al./ESO/J. Dunlop et al. Dunlop et al： CASU， CALET

"我们今天看到的星系与天文学家在早期宇宙中通常观测到的混乱、团块状的星系相比，已经有了长足的进步。"这项研究的共同作者、荷兰莱顿大学的天文学家杰奎琳-霍奇（Jacqueline Hodge）说："根据我们对星系形成的理解，我们预计大多数早期星系都很小，而且看起来很凌乱。"

这些杂乱无章的早期星系相互融合，然后以令人难以置信的缓慢速度演变成更加平滑的形状。 目前的理论认为，一个星系要想变得像我们的银河系那样井然有序--一个具有旋臂等整齐结构的旋转圆盘--必须经过数十亿年的进化。 然而，REBELS-25 的探测结果却对这一时间尺度提出了挑战。

这张REBELS-25星系的图像是由阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）拍摄的，这是欧洲南方天文台（ESO）共同拥有的一个国际设施。 它显示了冷气体在星系中的分布情况，并在星系中心显示出拉长的条状结构。 图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al.

在今天（10月7日）发表在《皇家天文学会月刊》上的这项研究中，天文学家发现REBELS-25是迄今为止发现的最遥远的强旋转盘星系。 从这个星系发出的光线是在宇宙只有7亿年历史时发出的，仅为宇宙目前年龄（138亿年）的5%，因此REBELS-25的有序旋转出乎我们的意料。

莱顿大学博士生、该研究的第一作者露西-罗兰德（Lucie Rowland）说："看到一个与我们银河系如此相似的星系，它具有强烈的旋转主导性，这挑战了我们对早期宇宙中的星系如何快速演化成今天宇宙中的有序星系的理解。"

这幅图像显示了阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）观测到的 REBELS-25 星系中冷气体的运动。 蓝色表示向地球运动，红色表示远离地球，颜色越深表示运动越快。 在这种情况下，图像的红蓝分界线清楚地显示出该天体正在旋转，这使得 REBELS-25 成为迄今为止发现的最遥远的旋转盘星系。 资料来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al.

REBELS-25最初是在同一研究小组之前的观测中发现的，观测也是通过位于智利阿塔卡马沙漠的ALMA进行的。 当时，它是一个令人兴奋的发现，显示出旋转的迹象，但数据的分辨率不够精细，无法确定。 为了正确辨别这个星系的结构和运动，研究小组用分辨率更高的ALMA进行了后续观测，结果证实了它破纪录的性质。

英国利物浦约翰摩尔斯大学（Liverpool John Moores University）的研究员、该研究的共同作者之一伦斯克-斯密特（Renske Smit）说："ALMA是目前唯一具有实现这一目标的灵敏度和分辨率的望远镜。"

令人惊讶的是，这些数据还暗示了与银河系类似的更为发达的特征，比如中央拉长的条状结构，甚至还有旋臂，不过还需要更多的观测来证实这一点。罗兰德说："发现更多进化结构的证据将是一个令人兴奋的发现，因为这将是迄今为止观测到的具有此类结构的最遥远星系。"

未来对REBELS-25的观测，以及对其他早期旋转星系的发现，将有可能改变我们对早期星系形成以及整个宇宙演化的认识。

这张图片显示的是 VISTA 近红外相机拍摄的恒星和星系区域。 其中的 REBELS-25 是迄今为止发现的最遥远的旋转盘星系。 VISTA 是欧洲南方天文台的可见光和红外巡天望远镜，位于智利的阿塔卡马沙漠。 图片来源：ESO/J. Dunlop et al： CASU， CALET

编译自/SciTechDaily