詹姆斯韦伯望远镜发现了打破现代理论的星系？

NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M. Bagley/Z. Levay

拥有詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST，James Webb Space Telescope）获得的早期数据的天文学家正在寻找大爆炸后仅数亿年就存在的星系。哈佛大学和史密森天体物理联合运营中心的天体物理学家Rohan Naidu和他的同事特别擅长发现这些宇宙遗迹。

7月，JWST的第一张图片在地球上传播了几天后，Naidu和他的合作者展示了一篇在网络上产生回响的论文，在社交媒体上掀起了一股真正的热潮。利用“望远镜”的数据，研究人员宣布他们发现了一个被称为GLASS-z13的最遥远星系的候选者。然后，甚至不到一周，许多研究小组就发现了越来越遥远的候选星系。

Naidu和同事在8月5日发表的一篇预印本论文中详细介绍了另一个遥远的星系候选，该候选星系来自JWST早期发布的科学计划之一，称为CEERS-1749。这是一个非常明亮的星系，如果得到证实，它可能在大爆炸后2.2亿年就存在了，也可能改写我们对宇宙的理解。

但是这引起了一个明显的悖论。

CEERS-1749可能是我们见过的最遥远的星系之一。或者它可能潜伏在离家更近的地方。从本质上讲，这些数据似乎表明了银河系的两个可能位置——如果没有更多的观察，我们将不知道哪一个是正确的。这使它在8月4日提交给arXiv的论文中获得了“薛定谔星系候选者（Schrodinger's galaxy candidate）”的称号。

那么，像薛定谔这样的星系（之所以用这个名字是因为它比CEERS-1749有趣得多）怎么可能在两个不同的地方呢？都是关于红移（redshift）的。

为了确定星系的距离，天文学家研究光的波长。具体来说，他们对一种称为红移的光现象感兴趣。简而言之，离开遥远星系的光波会随着时间的推移而拉伸，使电磁波谱向下移动，使它们变得更红。因此，离开薛定谔星系的紫外光不会以紫外光的形式到达地球。相反，它将被红移到红外线中，这对我们来说非常好，因为这正是JWST搜索的那种光。

JWST有各种滤光片，观察不同波长的红外线。在研究薛定谔这样的星系时，你可以像翻阅相册一样，快速浏览波长。在最初的几页——更少的红色波长——你什么也看不到。然后，当你穿过时，波长变得更红，一个星系的幽灵出现了。在相册背面红移波长最多的地方，星系是一个清晰定义的物体。

红移由参数z表示，z值越高表示对象越远。迄今为止已确认的最遥远的星系之一，GN-z11，其z值为11.09。在薛定谔的例子中，研究小组称其z值可能在17左右。这意味着这束光来自大约136亿年前。

这也意味着我们可能需要重新思考我们的星系在宇宙早期是如何演化的模型——很久以前的星系不应该如此明亮，至少根据我们目前用来解释宇宙的模型。

研究小组认为，有很好的环境证据表明薛定谔的z值可能在5左右，这意味着它的光年约为125亿年。薛定谔周围区域的其他星系都位于这个距离附近。甚至有可能薛定谔星系是其更大的邻居之一的卫星星系。

但是，另一组研究人员也从早期发布的数据中研究了这个完全相同的星系，并在同一天向arXiv发布了他们自己的结果。日本ALMA的天体物理学家Jorge Zavala和他的团队利用法国阿尔卑斯山和夏威夷的地球望远镜提供的数据添加到JWST数据中。

他们得出结论，薛定谔可能是一个伪装成高红移星系的冒名顶替者，而实际上它是一个更近的尘埃星系，正在经历快速恒星形成。

也就是说，这些候选星系都还没有被确认为星系，而且它们的距离也需要被确认。无论如何，CEERS-93316不太可能在这个记录上保持很长时间--随着詹姆斯·韦伯望远镜继续盯着宇宙深处，观察时间越来越长，它将发现更暗淡的星系和天体，帮助我们了解宇宙的早期阶段。