詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新难题？“薛定谔星系候选者”

就在7月JWST的第一张图片被传送到地球上的几天后， Naidu和他的合作者发表了一篇在网络上引起反响的论文，在社交媒体上掀起了一股真正的风潮。研究人员利用来自该望远镜的数据，宣布他们发现了一个有史以来最遥远的星系的候选者，被称为GLASS-z13。然后，甚至不到一个星期，一些小组就发现了更远的候选星系。

那么，研究人员有另一个候选星系也就不足为奇了。在8月5日发布的一篇尚未经过同行评审的预印本论文中，Naidu及其同事详细介绍了另一个遥远的候选星系，来自JWST的一个早期发布的科学项目，被称为CEERS-1749。这是一个极其明亮的星系，如果得到证实，它在宇宙大爆炸后仅仅存在了2.2亿年 -- 而且它也可能改写人们对宇宙的理解。

但是有一个巨大的问题。CEERS-1749可能是我们见过的最遥远的星系之一。或者它可能潜伏在离家更近的地方。从本质上讲，这些数据似乎表明了这个星系可能存在的两个地方--如果不进行更多的观测，人们就不会知道哪一个是正确的。在8月4日提交给预印本存储库arXiv的论文中，这为它赢得了“薛定谔星系候选者”的称号。

那么，像“薛定谔星系候选者”怎么会出现在两个不同的地方？这都是关于红移的。为了确定一个星系有多远，天文学家们研究光的波长。具体来说，他们对一种被称为红移的光的现象感兴趣。简而言之，离开遥远星系的光波会随着时间的推移而被拉长，使光波在电磁波谱中向下移动，并使它们变得更加红。因此，离开像“薛定谔星系候选者”这样的星系的紫外光不会以紫外光的形式到达地球。相反，它将被红移到红外线中，这对我们来说很好，因为那正是JWST搜索的那种光。

JWST有各种过滤器，可以观察到不同波长的红外线。在检查像“薛定谔星系候选者”这样的星系时，你可以像翻阅相册一样翻阅这些波长的资料。在最初的几页--较少的红色波长--你不会看到任何东西。然后，随着你的翻阅，波长变得越来越红，一个星系的“幽灵”出现了。在最红移的波长里，在相册的后面，星系是一个清晰的天体。

红移是用参数z表示的，z值越高意味着天体越遥远。迄今为止被证实的最遥远的星系之一，GN-z11，其z值为11.09。在薛定谔的案例中，研究小组表示它的z值可能在17左右。这将意味着这束光来自大约136亿年前的时代。

这也意味着研究人员可能需要重新思考关于星系在宇宙最早时期如何演化的模型--那么久之前的星系不应该如此明亮，至少根据目前用来解释宇宙的模型。

研究小组表示，有很好的环境证据表明“薛定谔星系候选者”的z值可能在5左右，这意味着它的光线大约有125亿年的历史。“薛定谔星系候选者”周围区域的其他星系都位于这个距离左右。甚至有可能，“薛定谔星系候选者”是它的一个更大质量的邻居的卫星星系。

另一组研究人员也从早期发布的数据中研究了这个完全相同的星系，并在同一天在arXiv上发表了他们自己的结果。日本ALMA的天体物理学家Jorge Zavala和他的团队用法国阿尔卑斯山和夏威夷的地基望远镜的数据补充了JWST的数据。

他们得出的结论是，“薛定谔星系候选者”可能是一个伪装成高红移星系的“骗子”，而它实际上是一个更近的、正在快速形成恒星的尘埃星系。

关于这个令人困惑的候选星系的工作还没有完成。JWST已经能够研究“薛定谔星系候选者”发出的光的强度，但我们需要更多的测量。特别是，光谱学将使天体物理学家能够更准确地审视其红移。现在唯一的障碍是时间 -- 在世界各地的望远镜上获得足够的时间来研究这个候选星系并解决难题。