现代星系呈现出广泛的多样性，包括矮星系、不规则星系、螺旋星系和巨大的椭圆星系。最后一种类型，大质量椭圆星系，给天文学家带来了一个难题。尽管它们是质量最大、恒星最多的星系，但恒星几乎都是古老的。在过去的某个时候，巨大椭圆星系的祖先一定迅速形成了许多恒星，然后由于某种原因停止了。幸运的是，有限的光速为科学家们提供了一种让时间倒流并观察早期宇宙的方法。如果一个星系距离地球120亿光年，那么这个星系发出的光在到达地球之前一定已经传播了120亿年。这意味着我们今天观测到的光一定是120亿年前离开银河系的。换句话说光就是120亿年前星系的样子。
博科园-科学科普：通过观察距离地球不同距离的星系，天文学家可以重建宇宙的历史。由日本国家天文台(NAOJ)、东京大学(University of Tokyo)和哥本哈根大学(Copenhagen University)研究人员组成的一个国际团队，利用NAOJ斯巴鲁(Subaru)望远镜和其他望远镜的数据，搜寻位于120亿光年之外的星系。在这些样本中，他们发现了大量的静止星系，这意味着没有活跃恒星形成的巨大星系，可能是现代巨型椭圆星系的祖先。令人惊讶的是，成熟的巨型星系很早就存在了，而当时的宇宙只有现在的13%。研究小组随后使用斯巴鲁望远镜对120亿光年之外最亮的5个大质量静止星系进行了近红外高分辨率后续观测。
斯巴鲁望远镜Surpime-Cam拍摄的巨大静止星系宽视场伪彩色图像(主图像)和IRCS(红外相机和摄谱仪)拍摄的高分辨率特写(插图)。黄圈表示用AO188自适应光学系统校正后的观测值的点扩散函数。图片：NAOJ
结果表明尽管巨大的静止星系是紧凑的(只有银河系的2%大小)，它们几乎和现代星系一样重。这意味着，要成为现代的巨型椭圆星系，它们必须膨胀到大约100倍大，但只能增加大约5倍的质量。通过将观测结果与玩具模型进行比较，研究小组发现，如果这种增长不是由两个相似星系合并形成一个更大星系的大型合并驱动，而是由一个大星系吞并较小星系的小型合并驱动，那么这种增长是可能的。NAOJ博士后研究员、通讯作者Mariko Kubo解释说：我们对研究结果的意义感到非常兴奋。但是现在的分辨率已经达到了现有望远镜的极限。目前正在开发的30米望远镜的优越空间分辨率将使我们能够更精确地研究遥远星系形态。对于超过120亿光年的遥远星系，需要下一代的詹姆斯韦伯太空望远镜。
博科园-科学科普｜研究/来自：斯巴鲁望远镜
论文DOI: 10.3847/1538-4357/aae3e8
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