科学

韦伯发现一座比银河系重数倍但几乎不自转的早期巨型星系

Peter Finch

韦伯捕捉到一座恒星数量是银河系数倍、却几乎不自转的星系。它内部几乎所有运动都是随机的:恒星沿各个方向乱窜,而不是绕着同一根轴公转。这样的慢自转星系在当今宇宙中并不陌生,常以经过漫长并合历史才形成的巨大成熟椭圆星系出现。在宇宙还处在襁褓阶段时就找到一座已经完成形态的样本,挑战了此类星系需要几十亿年才能成型的预设。

团队使用詹姆斯·韦伯空间望远镜,绘制了 XMM-VID1-2075 以及另外两座年代相仿星系的内部运动图。通过追踪每座系统两侧物质的运动方式,天文学家把有序自转与随机恒星运动进行了对比。XMM-VID1-2075 几乎测不到自转,另外两座则像普通的旋涡星系。

为了给出尺度参照:银河系和大多数旋涡星系都由有序自转主导,恒星以每秒数百公里围绕一个扁平盘面运行。慢自转星系完全不同,大致呈球形或橄榄球形,恒星呈混沌方式游走。在邻近宇宙中,它们是耗费了几乎整段宇宙历史、通过反复并合才组装起来的巨型椭圆星系。在宇宙不足 20 亿岁时就看到这种成品意味着一座星系可以跳过那些缓慢的「配料」。

团队认为最有可能的捷径是一次单一的大并合。两座质量相当的星系正面相撞,会抹去原有的自转,留下一个由随机运动支撑的系统——一座在宇宙级几分钟内、而非一个永世里就建成的完整椭圆星系。这一案例暗示:年轻宇宙的物理可以把星系组装压缩得比当前模型允许的强烈得多。

结果建立在三座星系上,其中只有一座是核心案例。在如此遥远距离推断整座星系的运动学,需要对尘埃、视角以及韦伯光谱如何转化为真实恒星运动作出多项假设。天文学家正在寻找其他早期非自转星系作对比。如果 XMM-VID1-2075 最终被证明是孤例,单一并合形成将停留在小众通道,而不是常规路径。

下一阶段计划在即将到来的韦伯观测周期中扩充样本,并把结果与星系形成模拟相印证。论文于 2026 年 5 月 4 日发表在《Nature Astronomy》。

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