[비즈한국] 1789年，英國海軍軍官約翰·亨特（John Hunter）在澳大利亞首次見到了鴨嘴獸。這是一種有著河狸軀幹、鴨子嘴巴的奇特動物。然而很長一段時間裡，其他生物學家並不相信亨特的說法，甚至認為這是有人將不同動物硬拼湊在一起偽造出來的。
但鴨嘴獸確實存在。它的外形彷彿連線了進化的缺失環節，顯得十分神秘。近日，天文學家透過韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）觀測，在宇宙盡頭發現了一個被稱為“鴨嘴獸星系”的天體！它是一個奇怪的星系，不屬於迄今為止已知的任何星系型別。
鴨嘴獸的特徵如果拆開來看，每一個都不奇怪。蹼足、喙、皮毛，都很普通。問題在於這些特徵竟共存於同一只動物身上。此次引發爭議的鴨嘴獸星系也是如此。該星系所表現出的個體特徵在其他天體中很常見，但這種特徵組合在同一個天體上同時出現，卻是前所未有的現象。
這些天體的特徵可以總結如下：第一，與其說是星系，不如說它像點源一樣小且光線高度集中；第二，由於該星系的紅移值非常大，可以推斷其位於極其遙遠的宇宙盡頭；第三，在星系光譜中可以觀測到發射線，且發射線的寬度非常窄。
事實上，同時具備第一和第二特徵的天體在天文界並不少見，它們被稱為類星體。雖然看起來像星星一樣微小，但由於紅移值高達3.6至5.4，足以完全排除其作為近處恆星的可能性。它們更像是遠距離處發出強烈光芒的類星體。這些天體存在於宇宙年齡僅12億至18億歲的時候。這屬於初期宇宙，處於僅為現今宇宙年齡十分之一的極早期階段。
類星體之所以在極遠距離下仍能被觀測到，是因為它們釋放著強大的能量。天文學家推測，大多數類星體內部都藏著一個暴躁的黑洞。初期宇宙星系的中心在快速吞噬大量氣體物質的同時，中心超大質量黑洞會瞬間噴射出巨大的能量。然而，將此次觀測到的鴨嘴獸星系簡單斷定為擁有活動星系核的類星體，仍存在疑點。
原因正是第三個特徵。如果中心藏有一個正在吞噬氣體物質並快速增長的超大質量黑洞，星系中心的氣體物質會以極高速度盤旋。這種高速運動的氣體物質會產生巨大的多普勒效應。多普勒效應是指發光物體在移動時，我們觀測到的光波長會發生變化。通常，擁有這種高速旋轉氣體物質的天體會出現明顯的紅移和藍移，光譜在波長較短和較長的一側都會均勻分佈。因此，光譜的發射線看起來也會在兩個方向上變寬。
然而，鴨嘴獸星系的發射線非常窄且尖銳。這是典型類星體中看不到的令人困惑的特徵。與普通類星體相比，鴨嘴獸星系的發射線要窄得多且暗淡得多。很難將其視為簡單的類星體。
當然，也不排除其他可能性。內部藏有暴躁黑洞的活動星系，其發射線寬度可能會根據我們觀察的角度而有所不同。如果從正面觀察中心高速旋轉的氣體物質，發射線會呈現雙向變寬的形態；但如果中心被濃厚的塵埃遮擋，我們只能看到外圍緩慢旋轉的物質，那麼觀測到的發射線就有可能窄得多。
但這裡又出現了一個更大的問題。上述型別的活動星系核迄今為止從未以點源形式被觀測到。它們大多呈現為細長形狀。這是因為當不是從上方俯瞰而是從側面觀察星系時，它就會成為發射線較窄的活動星系。因此，這次發現的九個可疑天體既不能歸類為類星體，也不能歸類為側視的活動星系。它們什麼都不是。這是我們從未見過、從未經歷過的陌生事物。
解釋它們身份的最後一個令人驚奇的可能性是：它們在韋伯照片中看起來幾乎像點源，可能真的是因為距離太遙遠了。星系的光譜是其中所含恆星光線的混合結果。在這次發現的九個星系中，除一個以外的八個，其光譜形態均與普通星系相似。以這一點為根據重新計算，這種可能性依然存在。
事實上，它們可能是僅由年輕恆星組成的星系。甚至可能存在於宇宙年齡僅1億歲的時候。它們有可能是約3億顆質量較輕的恆星聚集在一起，質量僅相當於銀河系周邊的麥哲倫雲星系。而且，它們目前正以每年產生相當於兩個太陽質量的速度穩定地誕生新恆星。此時期誕生的恆星，其重元素含量要低得多，與我們在銀河系觀測到的相比，最多隻有一半水平。
如果最後一種可能性屬實，那麼鴨嘴獸星系就是剛剛開始生長的非常年輕的星系，實際上可以看作是星系種子發芽的瞬間。這與解釋當今宇宙演化的模擬宇宙論相比非常有意思。通常，宇宙學模擬透過早期小星系快速碰撞和合並來增加體積的方式重現宇宙演化。這一過程被稱為星系的層級合併過程。據推測，當今宇宙中幾乎所有的大型星系都是這樣形成的。
但令人意外的是，大爆炸後的極早期宇宙可能曾是和平的。初期星系可能並沒有反覆進行混亂的合併，而是獨自緩慢生長，度過了種子發芽的時期。這或許與透過韋伯接連發現的小紅點之間存在某種關聯。至少它再次確認了一個事實：初期宇宙遠比我們想象的要奇異得多。
參考
https://science.nasa.gov/missions/webb/scientists-identify-astronomys-platypus-with-nasas-webb-telescope/
作者池雄培（Ji Woong-bae）是誰？他熱愛貓咪和宇宙。兒時在看過《銀河鐵道999》後，便萌生了要讓世人瞭解宇宙之美的夢想。目前擔任世宗大學自由專業學部助理教授，同時開展講座、寫作等多種科學傳播活動。他著有《每天一片宇宙》、《星光閃耀的宇宙科學家們》、《無法抵達卻能知曉》、《看宇宙時浮現的奇怪問題》等書籍，並翻譯了《給真正銀河系漫遊者的指南》、《我為何殺死了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphics》等作品。