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bri 249億光年外發(fā)現(xiàn)不該有的星系，天文學(xué)家：早出現(xiàn)26億年

bri 249億光年外發(fā)現(xiàn)不該有的星系，天文學(xué)家：早出現(xiàn)26億年
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根據(jù)《科學(xué)》（Science）雜志刊載的一項(xiàng)新研究[1]，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個目前距離地球249億光年的遙遠(yuǎn)星系——BRI 1335-0417，它出現(xiàn)在年齡只有14億年的年輕宇宙中。但它的一個特征讓天文學(xué)家感到非常驚訝，這樣的星系本不該存在于當(dāng)時的宇宙中，目前的理論無法解釋。
在直徑為930億光年的可觀測宇宙中，估計存在2萬億個星系，我們所生活的銀河系就是其中一個。從結(jié)構(gòu)上來講，星系可以劃分為三大類：螺旋、橢圓以及不規(guī)則。
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在目前的宇宙中，大部分星系都為螺旋星系，占比可達(dá)三分之二。螺旋星系的特征是中心有一個聚集大量恒星的核球，從核球周圍會延伸出幾條旋臂。銀河系屬于螺旋星系（又可以進(jìn)一步細(xì)分為棒旋星系），存在4條主旋臂和至少2條支臂，我們的太陽系處在獵戶支臂上。
基于阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）的觀測結(jié)果，BRI 1335-0417星系存在螺旋結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)盤和中心大質(zhì)量結(jié)構(gòu)，這意味著它是一個典型的螺旋星系，這也目前已知最遠(yuǎn)最古老的螺旋星系。
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根據(jù)星系演化理論，宇宙中的第一批星系最早出現(xiàn)在宇宙大爆炸后2億年，即136億年前。目前，天文學(xué)家觀測到的最古老星系是134億年前的GN-z11，它存在于年齡僅為4億年的早期宇宙中。
雖然宇宙中早就有星系形成，但最初的星系都是不規(guī)則的，根本來不及也沒有沒條件來形成螺旋星系。在如今的宇宙中，螺旋星系是主流，但隨著時間的往前回溯，它們的數(shù)量將會大幅下降。
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光速在宇宙中的傳播速度是有限的，這意味著我們看到越遠(yuǎn)的光子，也就看到了越早的時間，光子從遙遠(yuǎn)宇宙?zhèn)鞑サ降厍蛏闲枰獣r間。當(dāng)天文學(xué)家觀測遙遠(yuǎn)宇宙時，發(fā)現(xiàn)螺旋星系的數(shù)量會隨著時間的回溯而迅速減少。
早期宇宙要比現(xiàn)在小得多，物質(zhì)密度也大得多，所以那時的宇宙十分混亂。大量星云在暗物質(zhì)的作用下形成新的星系，它們的形狀都是不規(guī)則的，這個可以從幾乎看到宇宙盡頭的哈勃極深場窺見一斑。
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在第一批星系形成之后，還需要非常漫長的時間，引力才能把星系“攤成”薄餅狀，并形成旋臂。在引力混亂的早期宇宙中，不允許星系形成獨(dú)特的螺旋結(jié)構(gòu)。
天文學(xué)家估計，只有宇宙誕生40億年后，才有條件大量形成螺旋星系。而螺旋星系BRI 1335-0417的出現(xiàn)比理論上早了26億年，它的螺旋結(jié)構(gòu)成因不明，這是天文學(xué)家目前所無法理解的現(xiàn)象。
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雖然BRI 1335-0417還不是成熟的螺旋星系，但它的兩條旋臂非常明顯，從星系中心向外延伸了大約1.6萬光年。在該星系的中心，天文學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了一個質(zhì)量高達(dá)太陽60億倍的超大質(zhì)量黑洞，它正在大量吞噬物質(zhì)，釋放出強(qiáng)烈的電磁輻射。BRI 1335-0417的總質(zhì)量大致相當(dāng)于銀河系的質(zhì)量，對于一個存在于年輕宇宙中的星系來說，這個星系無疑是一個巨無霸。
最后值得注意的是，BRI 1335-0417星系出現(xiàn)在宇宙年齡只有14億年時，而目前宇宙年齡為138億年，這意味著該星系存在于124億年前。那么，它是如何在124億年的時間里，運(yùn)動到249億光年之外呢？難道它的運(yùn)動速度超過了兩倍光速？
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事實(shí)上，這個星系并沒有超光速，這是宇宙空間持續(xù)膨脹的結(jié)果。在124億年前，它與銀河系的距離還沒有那么遠(yuǎn)。然而，由于該星系與銀河系之間的空間不斷在擴(kuò)張，導(dǎo)致它發(fā)出的光用了多達(dá)124億年的時間才到達(dá)銀河系。
【 bri|249億光年外發(fā)現(xiàn)不該有的星系，天文學(xué)家：早出現(xiàn)26億年】而在過去124億年里，這個星系隨著空間膨脹，不斷遠(yuǎn)離而去，使得兩個星系目前分開的距離達(dá)到了249億光年。它們之間的實(shí)際距離并不是124億光年，這個星系發(fā)出的光走過的距離才是124億光年。這是空間膨脹的結(jié)果，不受光速的限制，星系本身在空間中的運(yùn)動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速。

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