2024年5月30日，天文学家宣布，他们借助韦伯空间望远镜的观测，发现了一个红移值高达14.32的星系，距离我们大约135亿光年。

换句话说，这是宇宙诞生后还不到3亿年就已经形成的星系，是个不折不扣的"老古董"。

不过说是"老古董"其实有点别扭，因为我们看到的，根本不是它现在的样子，而是它135亿年前的模样。

光虽然是宇宙里最快的信使，一秒能跑三十万公里，但在宇宙的尺度面前，它也慢得可怜。你每次抬头看星空，看到的都是过去。

离我们最近的太阳，光传过来要8分钟；比邻星要4.2年；银河边缘的星星,光跑到我们眼前得花上10万年。

所以这颗被叫做GS-Z14的星系，我们今天看到的这束光，是宇宙还是个"幼儿园大班"时它发出来的。

韦伯望远镜升空之后,天文学家就一直在琢磨怎么找到宇宙里最早的那一批星系。为此他们制定了一个叫"高级深空河外巡天"的计划。

计划的第一步,是把望远镜对准天炉座方向的一小片天区,这片天区就在著名的哈勃超深空场附近。

说到哈勃超深空场,顺便讲个背景，1995年NASA让哈勃望远镜盯着一块"看起来什么都没有"的天空整整拍了10天,结果照片里冒出来上千个星系——有的像漩涡,有的像椭圆,有的像一团亮雾。

这次韦伯做的事情,本质上是同一个套路:在看似空无一物的黑暗里,把最古老的光"曝"出来。2023年,韦伯对着这片天区连续拍了5天,天文学家从底片里挑出了12个黑暗的光斑。这些光斑的红移值普遍高于11,也就是说距离都在134亿光年开外，它们全都是早期星系的候选者。

在这12个当中,有三个红移值高达14,直接冲到了距离榜的最前面。

而其中一个红移大约14.4的家伙,还有个奇怪之处——它比其他高红移星系明显要亮不少。又远又亮,这在天文学家看来不太合常理,所以他们决定优先盯它。

更精细的一次"复查",打破了原有的纪录。

要确认距离,光看图像还不够,得做光谱观测。

2024年1月,一个研究团队再次调用韦伯,对这个亮得反常的候选者做了大约10个小时的深度曝光,最后拿到了它的光谱数据。数据显示,它的红移值精确到14.32，这个数字一举打破了此前的纪录。

之前的最远星系叫GS-Z13,红移13.2,是韦伯在2022年10月观测到的。这次的新目标顺理成章地被命名为GS-Z14,成为目前已知的最遥远星系。

而它之所以让人激动,不只是因为远。按照以往的观测和理论预测,宇宙早期的星系应该都很小、很暗——毕竟刚形成不久,里面的恒星数量有限,能发多少光?可GS-Z14偏不,它的亮度明显超过了预测。

进一步分析显示,它的光来自一个大约1600光年范围的区域。这个尺度说明,光的主要来源是恒星本身,而不是中央黑洞的吸积盘——因为黑洞吸积盘根本不可能这么大。更让人惊讶的是,韦伯还在这个星系的光谱里探测到了氧元素的痕迹。

氧对今天的我们没什么稀奇,可放到宇宙刚诞生那会儿,情况完全不一样。宇宙之初的元素成分非常单一,只有氢、氦和少量的锂,别的重元素都得靠恒星内部的核聚变慢慢"炼"出来。

也就是说,GS-Z14能出现氧,意味着它里面已经有一批恒星走完了完整的一生,爆炸,把重元素撒了出来。这背后透出来的信息挺震撼——宇宙初期的星系,长得比我们想象中快得多。

不到3亿年就能有这样的规模、这样的亮度、这样的元素丰度,这不是我们原本预期的样子。GS-Z14很可能只是一个开头,韦伯接下来还会挖出更多类似的案例,可以慢慢等着看。

前面反复提到"红移",不解释一下有点耍流氓。天文学家测极远天体距离,最常用的就是红移这个概念,红移值越大,东西越远。要理解红移,得先说一个基础的东西——夫琅和费线。

拿太阳做例子:把太阳光通过棱镜色散一下,你会得到一条彩色的光谱;如果仪器足够精细,你会发现这条彩色光谱里其实藏着许多暗色条纹。这些暗线就是夫琅和费线,以发现者的名字命名。它们的本质是元素的吸收线。

每一种元素只吸收特定波长的光,吸收之后就会在光谱里留下对应位置的暗色条纹。所以不同的暗线组合,对应不同的元素——就像元素的指纹,烙在光里带着走。

正常情况下,某个元素的吸收线出现在光谱的哪个位置,是固定的。

可一旦这束光在传播过程中被"拉长"——比如源头正在离我们远去,或者宇宙本身在膨胀——那么烙在它身上的这些暗线,也会跟着一起往波长更长的一端跑。看起来就像暗线朝着红端移动了,这就是"红移"。

暗线挪得越多,说明这个天体离我们越远,退行得越快。而这也正是为什么我们看到的宇宙,永远是"过去的宇宙"。宇宙不仅大,还在加速膨胀,那些遥远星系正在以接近光速的视速度飞离我们。

它们此刻发出的光,很可能永远也追不上膨胀的速度,永远抵达不了地球。我们看到的,是它们"曾经"存在的证据,不是它们"现在"的模样。

回到GS-Z14本身。135亿光年之外的这个星系,今天到底还在不在?它现在长什么样?——没人知道,也没人能知道。它可能早已经历了合并、爆发、重组,今天的它跟我们看到的"婴儿照"完全是两码事。可我们对它的所有认识,都只能停留在这张135亿年前的快照上。

某种程度上,每一次天文观测,都是在做同一件事:用今天的眼睛,读宇宙亿万年前的日记。GS-Z14就是那本日记里最靠前的一页,它告诉我们,宇宙刚睁开眼没多久,就已经开始了轰轰烈烈的造星运动。

至于后面还有什么更早、更远、更亮的家伙藏在黑暗里,交给韦伯,慢慢挖吧。