【NASA发现早期宇宙中异常成熟的原星系团,挑战星系形成理论】天文学家利用钱德拉X射线望远镜(Chandra X-ray Observatory)与詹姆斯·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope,JWST)联合观测,在大爆炸后仅约10亿年的早期宇宙中发现了迄今为止最遥远的原星系团(protocluster)JADES-ID1。这一发现对现有宇宙学模型提出了严峻挑战,迫使科学家重新审视星系团形成的时间尺度与物理机制。该原星系团距离地球约127亿光年(红移z5.7),质量约为20万亿倍太阳质量,具备原星系团的两个关键特征:大量星系在引力作用下聚集(JWST观测到至少66个候选成员星系),以及钱德拉探测到的巨大热气体云发出的X射线辐射。此前,具有X射线辐射记录的最远原星系团出现在大爆炸后约30亿年,JADES-ID1将此记录提前了约20亿年。此次发现得益于JADES(JWST先进深空河外星系巡天)项目与钱德拉深场南(Chandra Deep Field South)的观测天区重叠,后者是迄今最深度的X射线观测区域。研究团队对JADES天区进行了长达1743小时(约72天)的X射线累积观测(2000年5月至2016年2月),利用先进成像阵列(ACIS)捕捉到来自遥远热气体云的微弱X射线信号。在JADES天区内,研究团队共识别出六处原星系团候选体,但仅JADES-ID1的星系嵌入在具备足够质量产生可探测X射线信号的热气体之中。多数宇宙学模型预测,在大爆炸后如此早期,宇宙既未具备足够时间,星系密度也未达到形成如此庞大结构所需的临界条件。JADES-ID1的发现表明,第一代大尺度结构的形成速度可能远快于理论预期。相关研究论文已由哈佛-史密森天体物理中心的Ákos Bogdán、Gerritt Schellenberger与英国曼彻斯特大学的Qiong Li、Christopher Conselice合作完成。该原星系团位于天炉座(Fornax),天球坐标为赤经3时32分31.75秒、赤纬-27度46分51.5秒(J2000历元)。合成图像中,蓝色代表钱德拉探测到的X射线辐射,红绿蓝三色则对应JWST获取的红外波段数据,视场跨度约54角秒(相当于110万光年)。
