在早期宇宙中，巨大的星系已經(jīng)比以前預(yù)期的成熟得多。一個國際天文學(xué)家團隊證明了這一點，他們使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)研究了118個遙遠(yuǎn)的星系。

大多數(shù)星系是在宇宙還很小的時候形成的。例如，在擁有138億年歷史的宇宙中，我們自己的星系可能開始形成136億年前。當(dāng)宇宙僅占其當(dāng)前年齡的百分之十(大爆炸之后的1-15億年)時，大多數(shù)星系都經(jīng)歷了“增長突增”。在這段時間里，它們積累了大部分恒星質(zhì)量和其他特性，例如塵埃，重元素含量和螺旋星盤形狀，這些都是我們今天在星系中看到的。因此，如果我們想學(xué)習(xí)像我們的銀河系這樣的星系是如何形成的，那么研究這個時代非常重要。

在一項名為“ ALPINE”(ALMA早期研究C +的大型計劃)的調(diào)查中，一個國際天文學(xué)家團隊研究了118個在早期宇宙中經(jīng)歷了這種“生長突增”的星系。加州理工學(xué)院紅外處理與分析中心(IPAC)的安德里亞斯·費斯特(Andreas Faisst)說：“令我們驚訝的是，其中許多比我們預(yù)期的要成熟得多。”

當(dāng)星系包含大量塵埃和重元素時，它們被認(rèn)為比“原始”星系更“成熟” 。費斯特說：“我們沒想到在這些遙遠(yuǎn)的星系中會看到如此多的塵埃和重元素。” 塵埃和重元素(被天文學(xué)家定義為比氫和氦重的所有元素)被認(rèn)為是垂死恒星的副產(chǎn)物。但是早期宇宙中的星系還沒有很多時間來建造恒星，因此天文學(xué)家也不希望在那里看到太多的塵埃或重元素。

瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的丹尼爾·舍勒(Daniel Schaerer)說：“根據(jù)以前的研究，我們知道這樣的年輕星系是塵埃稀少的。” 他補充說：“但是，我們發(fā)現(xiàn)在這個早期時期組裝的星系中約有20%已經(jīng)塵土飛揚，而來自新生恒星的紫外線中有很大一部分已經(jīng)被塵埃掩蓋了。”

藝術(shù)家制作的塵土飛揚，旋轉(zhuǎn)的遙遠(yuǎn)星系的動畫。圖片來源：B。Saxton NRAO / AUI / NSF，ESO，NASA / STScI;NAOJ /斯巴魯

許多星系也被認(rèn)為是相對成長的，因為它們的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出多樣性，包括旋轉(zhuǎn)支撐圓盤的最初跡象-后來可能會導(dǎo)致像我們的銀河系中觀察到的那樣，具有螺旋結(jié)構(gòu)的星系辦法。天文學(xué)家通常期望早期宇宙中的星系看起來像火車殘骸，因為它們經(jīng)常發(fā)生碰撞。日本卡夫里宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所的約翰·西爾弗曼說：“我們看到許多星系在碰撞，但我們也看到其中一些以有序的方式旋轉(zhuǎn)而沒有碰撞的跡象。”