除了韦伯望远镜还有阿塔卡马，近期发现的旋转星系挑战宇宙演化论

在宇宙浩瀚的时空中，星系的演化始终是科学家们试图解开的谜团之一。尽管我们对现代星系的形成有了相对清晰的理解，但在宇宙早期的数十亿年里，这一过程远未定论。最近，一个名为REBELS-25的古老星系的发现打破了天文学家的预期。这个星系距离我们极为遥远，存在于宇宙诞生仅7亿年时，却展现出与现代银河系相似的特征。这一发现挑战了我们对星系演化时间线的传统认识。它不仅在极早期就显示出有序的旋转，还可能拥有螺旋臂，这与我们预期的混乱、团块状的星系大相径庭。REBELS-25的存在，犹如一颗被时间遗忘的珍珠，迫使科学家重新思考宇宙中的星系如何在如此短的时间内形成复杂结构。这个令人着迷的发现，预示着我们对宇宙的了解可能远未达到终点，而更多未解之谜正等待我们去揭示。REBELS-25是迄今为止观测到的最早且最遥远的旋转盘星系之一，其发现彻底颠覆了天文学家对星系形成的传统认知。按照现有的星系演化理论，宇宙大爆炸后7亿年内的星系应该是小而混乱的，还未有时间发展出稳定的旋转结构。然而，REBELS-25以其有序的旋转和类银河系的外观打破了这一预期。在传统的星系演化模型中，早期宇宙中的星系是通过碰撞和合并逐渐形成我们今天看到的盘状结构和螺旋臂。然而，REBELS-25似乎打破了这一时间框架。在宇宙诞生后仅5%的时间内，天文学家们观测到REBELS-25已经具备了有序旋转的迹象，这对于如此早期的星系来说是极为罕见的。荷兰莱顿大学的天文学家杰奎琳·霍奇对此表示惊讶：“我们预期早期的星系应当是混乱的，而REBELS-25的发现让我们不得不重新审视星系演化的速度和过程。”REBELS-25的发现得益于ALMA强大的观测能力。阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA，Atacama Large Millimeter/submillimeter Array）是世界上最先进的射电天文望远镜之一，专门用于观测宇宙中的毫米波和亚毫米波段的辐射。毫米波和亚毫米波是电磁波谱中波长较短、频率较高的辐射，它们的波长范围大致在1毫米到0.1毫米之间，频率对应为30 GHz到3 THz。使用这些波段进行观测的望远镜可以获得比传统射电望远镜更高的分辨率。毫米波和亚毫米波的另一个重要特性是能够穿透星际尘埃和气体。这在天文学中尤为重要，因为许多星系和恒星形成区域被大量尘埃遮挡，阻挡了可见光的传播。毫米波和亚毫米波段的辐射通常来自温度较低的天体，例如冷却的分子云、星际尘埃以及早期星系。相比之下，可见光和红外线主要来自高温天体（如恒星）。因此，通过观测这些波段，天文学家可以研究宇宙中较冷的物质，包括恒星诞生前的尘埃云以及年轻恒星和星系的早期演化阶段。尽管毫米波和亚毫米波具有独特的穿透尘埃的能力，但它们很容易受到地球大气层中水蒸气的吸收和散射的干扰。因此，在地面观测这些波段需要极干燥的环境，因此，阿塔卡马阵列望远镜之所以设计建设于智利北部阿塔卡马沙漠的高原上，就是因为这里人类活动稀少、没有城市的光污染和大气污染，所以可以大大减少大气吸收对望远镜观测的影响。这个射电望远镜阵列通过分析蓝移和红移现象，精确捕捉到星系内部气体的运动轨迹，确认了该星系确实具有强烈的旋转特征。蓝移与红移是天文学家用来衡量星系运动的重要工具：当一个物体向我们靠近时，它发出的光波变得更短，向蓝色端偏移；反之，当物体远离时，光波拉长，向红色端偏移。通过这种方法，天文学家可以详细研究REBELS-25的运动状态。更让科学家感到惊讶的是，REBELS-25可能不仅仅是一个旋转星系，它甚至还可能拥有类似银河系的螺旋臂。若这一推测被证实，REBELS-25将打破另一项记录，成为迄今为止观测到的最早螺旋星系。目前的记录保持者是由詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）发现的星系cheers-2112，距离我们约136亿光年。这一发现让英国利物浦约翰摩尔斯大学的伦斯克·史密斯感到兴奋，她表示：“ALMA是唯一能够在如此遥远的地方实现如此高分辨率观测的工具，而REBELS-25可能还隐藏着更多关于早期宇宙的秘密。”REBELS-25的发现只是揭示早期宇宙星系演化的开始。未来随着更多高精度观测技术的应用，科学家将有望发现更多类似的“叛逆”星系，进一步挑战我们对宇宙历史的认知。这也意味着，天文学家们将继续探索宇宙演化的未解之谜，不断拓展我们对浩瀚星空的理解。这项研究已被《皇家天文学会月刊》正式接受发表，为天文学领域带来了新的视角和挑战，也为我们理解宇宙中的星系如何在短短数亿年内演化提供了关键线索。未来，或许更多惊人的发现将随之而来，继续打破我们对宇宙的种种预设。

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