“雾月”为早期恒星形成提供了线索

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翻译：葛文迪

校对：牧夫校对组

编排：胡暖暖

后台：朱宸宇

https://phys.org/news/2026-11-galaxy-nicknamed-misty-moons-glimpse.html

引力透镜是天文学观测早期宇宙的最佳技巧之一。当一个巨大的星系团位于观测者与遥远天体之间时，它的引力会弯曲并放大遥远天体的光，就像一面巨大的天然放大镜。原本太暗而无法发现的星系，因引力透镜效应而突然进入视野。

MACS J0257.1-2325星系团视场的NIRCam RGB彩色图像。 白色方框标示了独立透镜模型预测的“雾月”（Misty Moons）ID1–ID5的位置，彩色圆圈则表示用于约束透镜模型的z ∼ 1–8多重像系统。图片来源：《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal，2026年）。DOI: 10.3847/1538-4357/ae8d09

利用这一效应，天文学家如今识别出一个昵称为“雾月”（Misty Moons）的星系，它存在于宇宙年龄不到5亿年的时候。该星系红移约为11至12，被一个前景星系团的引力放大，使研究人员得以重建其内部结构。他们的论文于10月19日发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。

早期星系及其星团

詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）已经能够发现许多早期宇宙的星系，那时宇宙仅有几亿年历史。有些星系显得过于明亮、含大量氮，但体积非常小。天文学家认为，这种亮度可能为早期宇宙的球状星团和恒星形成模式提供线索。

早期星团往往重元素含量低。它们还极其致密，有些比附近的年轻星团密约1000倍。在我们所在的局部宇宙中，研究人员测量一个称为“星团形成效率”（CFE）的量，以了解一个星系新形成的恒星中有多大比例最终进入束缚星团。一些研究表明，这一效率与恒星形成率相关。由于早期星系以高速率形成恒星，它们的CFE可能非常高。

但要考察如此遥远的大质量星系中的单个星团并不容易，因为这些早期星系太小、太远，无法分辨出其组成部分。因此，当一个巨大星系团充当天然透镜时，遥远天体显得更亮、被放大。这使天文学家能够挑出单个团块并考察其性质。这就是天文学家在许多透镜星系团视场中搜寻更多目标的原因。

放大透镜

在这项新研究中，由东京大学Minami Nakane领导的天文学家团队发现了一个被强烈放大的团块状星系，估计红移约为11至12。他们在JWST近红外相机（NIRCam）拍摄的星系团MACS0257-2325视场图像中发现了它，这些图像使用了10个颜色滤光片，并辅以哈勃望远镜用3个滤光片拍摄的较早图像。该星系昵称“雾月”，表现为同一星系的两个亮斑（ID1和ID2）。这些图像在较短波长下消失。该红移范围将该星系定位在大爆炸后约3.7亿至4.1亿年的宇宙时期。

团队建立了两个独立的透镜模型来重建该星系的内部结构。模型预测该星系有5个像。其中两个明亮的透镜像比没有放大时亮约20至30倍。他们还发现了第三个潜在的像。其余两个太暗，无法探测。

他们对图像进行平滑处理并扣除模糊，使小的亮斑凸显出来。这揭示了ID1中有4个团块，ID2中有3个。去除透镜效应后显示，两个像具有相同的结构。

团块状的“雾月”

每个团块包含约1000万太阳质量的年轻、贫尘恒星，年龄约4000万至7000万年。它们的大小和质量类似于本地核星团和年轻大质量星团，可能是原球状星团。据估计，这些团块合计至少占该星系恒星质量的80%，表明早期宇宙的恒星形成可能集中在致密区域。

团队在论文中写道：“对观测星系与模拟星系在不同宇宙时期团块度的比较表明，红移越高的星系往往越呈团块状，这与z > 6许多团块状星系的观测一致。”然而，这与在本地矮星系中看到的情况相反。

团队发现，“雾月”剧烈地形成恒星。其恒星形成密度比本地矮星系高100至10000倍。据研究人员称，高速率可能驱动了团块主导的模式。

但有一些本地大质量星系恒星形成率很高，最终进入星团的恒星却少得多。因此，团队得出结论：“高红移团块状星系很可能不同于本地矮星系，不仅在于其高的恒星形成率面密度，还在于其星系早期形成阶段短促、爆发式的恒星形成。”

中心团块明亮且致密，团队无法排除一个活跃吸积的超大质量黑洞的贡献。如果存在这样的黑洞，部分光乃至部分推断出的恒星形成可能来自黑洞吸积而非恒星。

责任编辑：郭皓存

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