詹姆斯·韦伯望远镜观测到的宇宙宝石弧。图片来源：ESA/Webb、NASA 和 CSA、L. Bradley（STScI）、A. Adamo（斯德哥尔摩大学）和宇宙之春合作组织。
天体物理学领域一直致力于解开恒星和星系的形成与演化之谜。最近，斯德哥尔摩大学的Angela Adamo博士领导的一项国际研究，借助詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），在再电离时代的年轻星系研究中取得了突破，揭示了宇宙宝石弧星系（SPT0615-JD）的独特结构和形成历史。
再电离时代与年轻星系
再电离时期（Epoch of Reionization, EoR）是宇宙演化过程中的关键时期，发生在大爆炸后的第一个十亿年内。在此期间，宇宙中的中性氢气被转变为完全电离状态，推动这一转变的正是宇宙最早的星系。然而，研究这些早期星系的细节极为困难，因为需要观测到极远距离的物体。
引力透镜效应
引力透镜是一种重要的观测手段。当一个大质量天体由于其强大的引力而弯曲其周围的光路时，远处物体的光被放大，使得天文学家可以观察到更细微的结构。宇宙宝石弧星系就是通过这种效应被放大，使研究团队首次能够深入研究婴儿星系内部较小的结构。
宇宙宝石弧中的镜像星团放大图。中间：星团的负片，其中标记了不同的星团。右：引力透镜「后面」的星团。此图像是使用计算机模拟计算得出的。来源：ESA/Webb、NASA 和 CSA、L. Bradley（STScI）、A. Adamo（斯德哥尔摩大学）和宇宙之春合作组织
在这项研究中，研究团队利用JWST上的近红外相机（NIRCam）对宇宙宝石弧星系进行了观测，发现了五个年轻的大质量星团。通过分析这些星团的光谱，确定这些恒星团受到引力束缚，恒星密度是本地宇宙中典型年轻恒星团的三倍。这些星团的形成时间约在最近5000万年内，质量虽大但比球状星团小得多。
早期星团的意义
发现这些星团对于理解球状星团的形成方式和地点具有重要意义。球状星团是极为古老的星团，目前已不再有恒星形成。通过研究早期宇宙中的这些年轻星团，科学家可以更好地了解球状星团的起源和演化过程。
未来计划
研究团队计划在未来构建一个更大的类似星系样本，以创建最早星系中形成的星系团群体的人口统计数据。此外，他们还为下一轮JWST观测制定了计划，进一步详细研究宇宙宝石弧星系和最近发现的星团。JWST计划首席研究员、本文第二作者Larry Bradley博士表示，光谱观测将使他们能够在空间上绘制出整个星系的恒星形成率和电离光子产生效率。
斯德哥尔摩大学团队的这项研究，通过JWST的高分辨率观测和引力透镜效应，首次揭示了再电离时代年轻星系内部的详细结构。这一发现为解开恒星和星系的形成与演化之谜提供了重要的线索，同时也为未来的天体物理学研究奠定了基础。通过进一步研究这些早期星系，科学家们有望更深入地了解宇宙的起源和演化历程。
