天文学家发现，早期宇宙中一些最大的星系秘密囤积了大量小恒星，使它们的质量可能比我们之前认为的要大四倍。这就像发现你邻居那不起眼的平房下面藏着一座地下豪宅。

这个国际团队（包括宾夕法尼亚州立大学的研究人员）在《自然·天文学》上发表了他们的发现，这给试图弄清楚第一批星系如何形成和演化的科学家们又添了一个头疼的问题。

利用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），研究人员观察了九个巨大、成熟的星系，这些星系在数十亿年前就停止了制造新恒星。他们将JWST对遥远宇宙的观测与之前甚大望远镜的地面数据结合起来——因为既然可以用两台强大的望远镜，为什么只用一台呢？

他们首次能够可靠地估计在如此令人难以置信的距离上，星系中暗淡的小恒星和明亮的大恒星的相对数量。

“这些星系是不同的，”论文合著者、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学副教授Joel Leja博士说。“它们的不同之处在于，这真的很难理解，因为它们比我们预期的要重得多——就像重得多，它们的质量是我们预期的三四倍。”换句话说，宇宙总是给我们惊喜，而且不总是好的惊喜。

天文学家将每个星系的光分离成光谱，寻找颜色的微小变化，这些变化揭示了哪些类型的恒星存在。问题是：大而亮的恒星抢尽了风头，而较小的恒星则害羞且难以发现。宾夕法尼亚州立大学的研究人员为这些星系系统的光建模提供了专业知识和指导。

“如果一个星系是一座城市，那么最亮的恒星就是那些从远处就能吸引你眼球的高楼大厦，”主要作者、莱顿大学最近毕业的博士生Chloe Cheng说。“我们的模型表明，数量多得多的低质量恒星被那些罕见的明亮恒星所掩盖，就像隐藏在摩天大楼之间的房屋。因此，这个星系的质量比之前估计的要大得多。”所以，基本上，宇宙充满了宇宙郊区。

传统上，天文学家假设恒星在整个宇宙中以大致相似的比例形成，但这些发现挑战了这一长期假设。早期宇宙中质量最大的星系似乎比像我们银河系这样较小的星系含有更多的低质量恒星。

根据合著者、莱顿大学博士生Martje Slob的说法，有一个星系很突出。它可能在大爆炸后不到15亿年形成，其质量可能比之前计算的高达四倍。

“直到最近，这样的测量根本不可能实现，”Slob说。“我们不仅需要能够放大非常遥远星系的望远镜，还需要高质量的光谱和新的分析技术，才能可靠地探测到隐藏在这些宇宙巨兽中暗淡低质量恒星的微妙特征。”因为显然，宇宙中最大的星系喜欢玩捉迷藏。

这些发现对理解年轻宇宙中星系的发展具有重要意义。自从JWST开始观测以来，天文学家反复发现大爆炸后不久就存在的意外巨大和成熟的星系，这给现有的星系形成模型带来了压力。

“这一发现对我们理解早期宇宙至关重要，”Leja说，他也是宾夕法尼亚州立大学计算与数据科学研究所的成员。“自从JWST发射以来，天文学家发现了令人惊讶的巨大和成熟的星系，它们在大爆炸后不久就存在了。这些非常早期的星系被认为演化成了研究中所研究的星系类型。”