[비즈한국] 1789年，英国海军军官约翰·亨特（John Hunter）在澳大利亚首次见到了鸭嘴兽。这是一种有着河狸躯干、鸭子嘴巴的奇特动物。然而很长一段时间里，其他生物学家并不相信亨特的说法，甚至认为这是有人将不同动物硬拼凑在一起伪造出来的。
但鸭嘴兽确实存在。它的外形仿佛连接了进化的缺失环节，显得十分神秘。近日，天文学家通过韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）观测，在宇宙尽头发现了一个被称为“鸭嘴兽星系”的天体！它是一个奇怪的星系，不属于迄今为止已知的任何星系类型。
鸭嘴兽的特征如果拆开来看，每一个都不奇怪。蹼足、喙、皮毛，都很普通。问题在于这些特征竟共存于同一只动物身上。此次引发争议的鸭嘴兽星系也是如此。该星系所表现出的个体特征在其他天体中很常见，但这种特征组合在同一个天体上同时出现，却是前所未有的现象。
这些天体的特征可以总结如下：第一，与其说是星系，不如说它像点源一样小且光线高度集中；第二，由于该星系的红移值非常大，可以推断其位于极其遥远的宇宙尽头；第三，在星系光谱中可以观测到发射线，且发射线的宽度非常窄。
事实上，同时具备第一和第二特征的天体在天文界并不少见，它们被称为类星体。虽然看起来像星星一样微小，但由于红移值高达3.6至5.4，足以完全排除其作为近处恒星的可能性。它们更像是远距离处发出强烈光芒的类星体。这些天体存在于宇宙年龄仅12亿至18亿岁的时候。这属于初期宇宙，处于仅为现今宇宙年龄十分之一的极早期阶段。
类星体之所以在极远距离下仍能被观测到，是因为它们释放着强大的能量。天文学家推测，大多数类星体内部都藏着一个暴躁的黑洞。初期宇宙星系的中心在快速吞噬大量气体物质的同时，中心超大质量黑洞会瞬间喷射出巨大的能量。然而，将此次观测到的鸭嘴兽星系简单断定为拥有活动星系核的类星体，仍存在疑点。
原因正是第三个特征。如果中心藏有一个正在吞噬气体物质并快速增长的超大质量黑洞，星系中心的气体物质会以极高速度盘旋。这种高速运动的气体物质会产生巨大的多普勒效应。多普勒效应是指发光物体在移动时，我们观测到的光波长会发生变化。通常，拥有这种高速旋转气体物质的天体会出现明显的红移和蓝移，光谱在波长较短和较长的一侧都会均匀分布。因此，光谱的发射线看起来也会在两个方向上变宽。
然而，鸭嘴兽星系的发射线非常窄且尖锐。这是典型类星体中看不到的令人困惑的特征。与普通类星体相比，鸭嘴兽星系的发射线要窄得多且暗淡得多。很难将其视为简单的类星体。
当然，也不排除其他可能性。内部藏有暴躁黑洞的活动星系，其发射线宽度可能会根据我们观察的角度而有所不同。如果从正面观察中心高速旋转的气体物质，发射线会呈现双向变宽的形态；但如果中心被浓厚的尘埃遮挡，我们只能看到外围缓慢旋转的物质，那么观测到的发射线就有可能窄得多。
但这里又出现了一个更大的问题。上述类型的活动星系核迄今为止从未以点源形式被观测到。它们大多呈现为细长形状。这是因为当不是从上方俯瞰而是从侧面观察星系时，它就会成为发射线较窄的活动星系。因此，这次发现的九个可疑天体既不能归类为类星体，也不能归类为侧视的活动星系。它们什么都不是。这是我们从未见过、从未经历过的陌生事物。
解释它们身份的最后一个令人惊奇的可能性是：它们在韦伯照片中看起来几乎像点源，可能真的是因为距离太遥远了。星系的光谱是其中所含恒星光线的混合结果。在这次发现的九个星系中，除一个以外的八个，其光谱形态均与普通星系相似。以这一点为根据重新计算，这种可能性依然存在。
事实上，它们可能是仅由年轻恒星组成的星系。甚至可能存在于宇宙年龄仅1亿岁的时候。它们有可能是约3亿颗质量较轻的恒星聚集在一起，质量仅相当于银河系周边的麦哲伦云星系。而且，它们目前正以每年产生相当于两个太阳质量的速度稳定地诞生新恒星。此时期诞生的恒星，其重元素含量要低得多，与我们在银河系观测到的相比，最多只有一半水平。
如果最后一种可能性属实，那么鸭嘴兽星系就是刚刚开始生长的非常年轻的星系，实际上可以看作是星系种子发芽的瞬间。这与解释当今宇宙演化的模拟宇宙论相比非常有意思。通常，宇宙学模拟通过早期小星系快速碰撞和合并来增加体积的方式重现宇宙演化。这一过程被称为星系的层级合并过程。据推测，当今宇宙中几乎所有的大型星系都是这样形成的。
但令人意外的是，大爆炸后的极早期宇宙可能曾是和平的。初期星系可能并没有反复进行混乱的合并，而是独自缓慢生长，度过了种子发芽的时期。这或许与通过韦伯接连发现的小红点之间存在某种关联。至少它再次确认了一个事实：初期宇宙远比我们想象的要奇异得多。
参考
https://science.nasa.gov/missions/webb/scientists-identify-astronomys-platypus-with-nasas-webb-telescope/
作者池雄培（Ji Woong-bae）是谁？他热爱猫咪和宇宙。儿时在看过《银河铁道999》后，便萌生了要让世人了解宇宙之美的梦想。目前担任世宗大学自由专业学部助理教授，同时开展讲座、写作等多种科学传播活动。他著有《每天一片宇宙》、《星光闪耀的宇宙科学家们》、《无法抵达却能知晓》、《看宇宙时浮现的奇怪问题》等书籍，并翻译了《给真正银河系漫游者的指南》、《我为何杀死了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphics》等作品。