天文学家发现，早期宇宙中一些最大的星系包含更多的小恒星，而这些恒星的数量超出了科学家的预期。这一隐藏的星群意味着这些古老星系的质量可能远超之前的估计。这一发现由一个包括宾州州立大学研究人员在内的国际团队取得，给关于第一批星系形成和演化理论带来了新的挑战。这些发现发表在《自然·天文学》上。使用NASA的詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST），研究人员研究了九个已停止产生新恒星的巨型成熟星系，这些星系的形成时间在数十亿年前。他们将JWST对遥远宇宙的观测与早期地面观测的大型望远镜数据相结合。这是研究小组首次能够可靠地估计在如此遥远的星系中小的暗淡恒星与更大更亮的恒星的相对数量。宾州州立大学的天文学和天体物理学副教授乔尔·莱贾（Joel Leja）及论文的合著者表示：“这些星系是不同的，它们在我们意想不到的方式上更为庞大——它们的质量比我们预想的要大三到四倍。”天文学家通过将每个星系的光线分解为光谱来进行测量。光谱中细微的颜色变化可以揭示哪些类型的恒星存在。困难在于，大、明亮的恒星主导了光线，而较小的恒星则更暗淡，且更难以识别。宾州州立大学的研究人员提供了关于从星系系统检测到的光线建模的专业知识和指导。明亮的恒星可能隐藏了大量的恒星种群。“如果一个星系是一个城市，那最亮的恒星就是那些远处你第一眼就能看到的摩天大楼，”论文的主要作者、莱顿大学的博士毕业生克洛伊·程（Chloe Cheng）说。“我们的模型显示，数量众多的小质量恒星被那些稀有的亮恒星所掩盖，就像摩天大楼之间隐藏的房屋。因此，这个星系的质量比之前的估计要大得多。”传统上，天文学家在估算小而暗淡的恒星中的隐藏质量时，假设恒星在整个宇宙中以大致相同的比例形成。这一新的发现挑战了这一长期以来的假设。研究人员发现早期宇宙中最大的星系似乎含有比小星系（如银河系）更多的小质量恒星。根据合著者、莱顿大学的博士候选人马尔特耶·斯洛布（Martje Slob）的说法，其中一个星系尤其引人注目。它可能在大爆炸后不到15亿年形成，质量可能比之前计算的重四倍。“直到最近，这样的测量几乎是不可能的，”斯洛布说。“我们不仅需要一个能够放大非常遥远星系的望远镜，还需要卓越的光谱质量和新的分析技术，以可靠地探测到隐藏在这些宇宙巨头内部的微弱、低质量恒星的细微特征。”早期宇宙的另一个更大谜题这些发现可能对科学家理解年轻宇宙中星系的发展产生重大影响。自JWST开始观察宇宙以来，天文学家重复发现了在大爆炸后相对较短时间内存在的意外巨大和成熟星系。这些发现已经对现有的星系形成模型施加了压力。“这一发现对我们理解早期宇宙具有重要意义，”莱贾说，他还与宾州州立大学计算与数据科学研究所有关联。“自JWST发射以来，天文学家发现了那些在大爆炸后不久就已经存在的意外健康和成熟的星系。这些早期星系被认为会演化成本研究中分析的星系；增加三到四倍的恒星数进一步加大了这些紧张关系。”如果这些星系中潜伏的星星数量远超研究人员之前的估计，那么星系形成理论必须解释为什么如此庞大的小恒星群体在宇宙历史的早期出现。隐藏的恒星也可能意味着更多的早期行星 这一结果的影响可能超越星系形成。“这一结果表明，隐藏在小质量恒星中的质量比我们之前认为的要多得多，”负责此项研究、莱顿天文台的外星天文学教授玛里斯卡·克里克（Mariska Kriek）说。“这对许多天文学领域都有影响。例如，由于许多行星围绕低质量恒星运行，这甚至可能表明早期宇宙中形成的行星数超过我们之前的估计。”在接下来的几个...