摘要：加州理工学院科学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜在红移5.725处发现了一个几乎不含重元素的星系AMORE6，这一发现为大爆炸理论提供了关键验证证据。该星系形成于宇宙诞生后约9-10亿年，其极低的金属丰度特征与理论预测的第三星族星系高度吻合，标志着天文学家在寻找宇

信息来源：https://scitechdaily.com/JWST-may-have-found-the-universes-first-pristine-galaxy/

加州理工学院科学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜在红移5.725处发现了一个几乎不含重元素的星系AMORE6，这一发现为大爆炸理论提供了关键验证证据。该星系形成于宇宙诞生后约9-10亿年，其极低的金属丰度特征与理论预测的第三星族星系高度吻合，标志着天文学家在寻找宇宙最早期天体方面取得重要突破。

詹姆斯·韦伯太空望远镜可能发现了宇宙最早的星系之一——AMORE6，该星系几乎不含重元素。如果得到证实，它将为宇宙大爆炸后不久形成的原始第三星族星系提供长期寻找的证据。（艺术家构想）

宇宙大爆炸理论预测，在宇宙诞生初期的核合成过程中，只产生了最轻的元素——氢、氦和微量锂。所有比氦重的元素，天体物理学家统称为"金属"，都是在后来恒星内部的核聚变反应中合成的。第一代恒星——第三星族恒星——诞生于几乎纯净的氢氦环境中，它们的生命终结时将首批重元素释放到宇宙空间，为后续恒星和星系的形成提供了必要的化学成分。

然而，尽管理论模型清楚地预测了这些原始天体的存在，天文学家长期以来一直未能找到确凿的观测证据。AMORE6的发现填补了这一重要空白，为我们理解宇宙早期演化历史提供了珍贵的直接观测窗口。

技术突破带来的观测革命

这张詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的照片展现了各种各样的星系。天文学家正在寻找古老的原始星系，以证实我们对宇宙和大爆炸的理解。图片来源：NASA、ESA、CSA、Kristen McQuinn（STScI）

詹姆斯·韦伯太空望远镜的超高灵敏度和红外观测能力使得这一发现成为可能。该望远镜能够探测到极其遥远和黯淡的天体，捕捉到它们发出的古老光线。在AMORE6的观测中，研究团队利用了引力透镜效应，这种现象由前景大质量天体的引力场弯曲背景星系的光线，起到天然放大镜的作用。

引力透镜不仅放大了AMORE6的视觉尺寸，还增强了其光度，使韦伯望远镜能够获得足够详细的光谱数据进行深入分析。通过精密的光谱学分析，研究人员检测到了氢的Hβ发射线，但完全没有发现氧的[OIII]发射线。这一关键观测结果直接指向了AMORE6极低的重元素含量。

加州理工学院红外处理与分析中心的首席研究员Takahiro Morishita解释说："[OIII]的缺失立即表明AMORE6拥有一种金属丰度非常低、接近原始的星际介质。"氧是恒星核合成产生的最丰富的重元素之一，其缺失强烈暗示这个星系仍处在近乎原始的化学演化阶段。

除了化学成分的原始性，AMORE6还展现出其他与第三星族星系理论预测一致的特征。该星系具有极低的恒星质量和异常致密的形态结构，这些特性都与在金属贫乏环境中进行的大质量恒星形成过程相符。

宇宙学模型的重要验证

AMORE6的发现对现代宇宙学具有深远意义。大爆炸理论作为描述宇宙起源和演化的主流科学框架，其核心预测之一就是存在这样的原始星系。长期以来，缺乏直接观测证据一直是该理论面临的挑战之一。

现代宇宙学通过ΛCDM模型描述宇宙的大尺度结构形成和演化过程。该模型预测，在宇宙早期，第一批恒星和星系应该在几乎纯净的氢氦环境中形成。随着时间推移，恒星的生命周期逐渐丰富了宇宙的化学成分，导致后来形成的星系具有越来越高的重元素丰度。

此图显示了Abell 2744场的马赛克图像。黄色方块表示AMORE6-A+B系统的观测位置。图片来源：Morishita等人，2025年。《自然》杂志

AMORE6的发现提供了这一理论框架的关键验证。研究论文指出："无论宇宙时代如何，发现一个潜在的原始天体都是验证大爆炸模型的关键。"这一发现不仅支持了大爆炸核合成的预测，也为理解宇宙化学演化的时间尺度提供了重要约束。

然而，AMORE6的发现也带来了新的疑问。该星系存在于宇宙年龄约10亿年的时期，相对于宇宙历史而言已经不算很早。按照标准模型的预期，在这个时期大多数星系应该已经经历了一定程度的化学演化，包含可观的重元素丰度。AMORE6的原始状态表明，宇宙的化学演化过程可能比此前认为的更加复杂和不均匀。

早期宇宙的复杂图景

韦伯望远镜的观测正在重新定义我们对早期宇宙的认识。此前的发现已经揭示了宇宙历史上比模型预测更早出现的大质量、高度演化的星系，这些发现迫使天文学家重新思考星系形成和演化的速度。同时，AMORE6这样的原始星系的存在又表明，即使在相对较晚的宇宙时期，仍然存在化学演化程度极低的天体。

左图显示了 AMORE6 的微弱 OIII 辐射。由于是通过引力透镜观测的，因此 AMORE6 A、AMORE6 B 以及 AMORE A & B 的数据点堆叠在一起。x 轴显示了通过比较氧和氢来测量星系金属丰度的常用方法，因为氧是恒星产生的最丰富的金属元素。(12+ log (O/H)) 该图还显示了同一年龄范围内的其他星系。虽然过程复杂，但图中显示 AMORE6 比其他星系更原始，金属丰度也非常低。图片来源：Morishita 等人，2025 年，《自然》杂志

这种看似矛盾的观测结果实际上揭示了早期宇宙演化的复杂性和多样性。不同区域的宇宙可能经历了不同的演化历程，导致同一时期并存着高度演化和相对原始的星系。这种多样性为理解宇宙大尺度结构的形成和星系演化的环境依赖性提供了重要线索。

研究团队强调需要进行更多观测来证实这些发现并深入理解其含义。未来的观测计划包括获取更高分辨率的光谱数据，以更精确地测定AMORE6的化学成分，以及搜索更多类似的原始星系以建立统计样本。

AMORE6的发现标志着宇宙考古学研究的重要里程碑。通过韦伯望远镜这一强大工具，天文学家正在逐步揭开宇宙最早期历史的神秘面纱。每一个新的发现都为我们理解宇宙如何从大爆炸后的简单初始状态演化为今天复杂多样的宇宙结构提供了宝贵信息。

这一发现不仅验证了我们对宇宙起源的基本理解，也为探索宇宙中第一代恒星和星系的性质开辟了新的研究方向。随着更多类似发现的积累，我们对宇宙早期演化历史的认识将变得更加完整和准确。

来源：人工智能学家