顛覆認(rèn)知！韋伯新發(fā)現(xiàn)無(wú)自轉(zhuǎn)星系

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翻譯：鐘藝

校對(duì)：張國(guó)雙

排版：邱和琴

后臺(tái)：朱宸宇

Non-rotating early galaxy is a surprise to astronomers

由JWST/NIRSpec/IFU 采集的 XMM-VID1-2075數(shù)據(jù)

圖源: Nature Astronomy (2026).

天文學(xué)家利用詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope，JWST）觀測(cè)到一處極早期、距離地球極其遙遠(yuǎn)的星系，并得出一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)：這個(gè)星系不存在自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。加州大學(xué)戴維斯分校物理與天文學(xué)系研究員、本次論文第一作者本?福雷斯特（Ben Forrest）表示，無(wú)自轉(zhuǎn)星系是十分罕見(jiàn)的特征。過(guò)去人類(lèi)只在時(shí)空上離我們更近、質(zhì)量龐大且演化成熟的星系里觀測(cè)到過(guò)這類(lèi)現(xiàn)象。該研究論文已于 5 月 4 日刊發(fā)于《自然?天文學(xué)》。

該研究第一作者、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校物理與天文學(xué)系研究科學(xué)家本?福雷斯表示：“這個(gè)星系尤其沒(méi)有任何自轉(zhuǎn)的跡象，這一點(diǎn)令人驚訝，也非常有趣。

根據(jù)目前的理論，星系形成初期，流入氣體所攜帶的角動(dòng)量以及引力的作用會(huì)使它們開(kāi)始自轉(zhuǎn)。

經(jīng)過(guò)數(shù)十億年的演化，部分星系，尤其是位于星系團(tuán)中的星系，會(huì)多次互相吞并。不同星系的自轉(zhuǎn)可能相互疊加，也可能部分相互抵消。因此，我們今天所看到的一些距離地球較近（也就是相對(duì)較晚時(shí)期形成）的星系，雖然整體自轉(zhuǎn)速度很低，但其內(nèi)部恒星卻存在大量雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)。

這一演化過(guò)程本應(yīng)耗費(fèi)極其漫長(zhǎng)的時(shí)間，因此，當(dāng)宇宙年齡還不到20億年時(shí)，星系 XMM-VID1-2075 就已經(jīng)達(dá)到這種狀態(tài)，令人十分意外。

此前，MAGAZ3NE（Massive Ancient Galaxies at z>3 NEar-Infrared，近紅外紅移大于3的大質(zhì)量古老星系）巡天項(xiàng)目的福雷斯特t及其研究團(tuán)隊(duì)你曾利用夏威夷的凱克天文臺(tái)（W.M.keck）對(duì)該星系進(jìn)行觀測(cè)。

福雷斯特表示：“此前MAGAZ3NE項(xiàng)目的觀測(cè)已經(jīng)證實(shí)，該星系是早期宇宙中質(zhì)量最大的星系之一，擁有的恒星數(shù)量已經(jīng)達(dá)到銀河系的數(shù)倍。同時(shí)，我們還確認(rèn)它已經(jīng)停止形成新的恒星，因此成為了一個(gè)極具價(jià)值的后續(xù)觀測(cè)目標(biāo)。”

對(duì)Voronoi分箱數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)擬合的結(jié)果。

圖源：Nature Astronomy (2026).

不斷拓展研究前沿

研究團(tuán)隊(duì)利用詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)XMM-VID1-2075以及另外兩個(gè)年齡相近的星系進(jìn)行了更為深入的觀測(cè)，并成功測(cè)量了它們內(nèi)部物質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

福雷斯特說(shuō)道：“對(duì)于地球附近的星系而言，這類(lèi)研究已經(jīng)開(kāi)展得很多了，因?yàn)樗鼈兙嚯x更近、視尺寸更大，因此可以利用地面望遠(yuǎn)鏡完成這類(lèi)觀測(cè)。但對(duì)于高紅移星系來(lái)說(shuō)，由于它們?cè)谔炜罩械囊暢叽绶浅Ｐ。虼碎_(kāi)展類(lèi)似研究極其困難。詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡真正推動(dòng)了這一研究領(lǐng)域的發(fā)展。”

在研究的三個(gè)星系中：

· 一個(gè)星系表現(xiàn)出明顯的自轉(zhuǎn)；

· 一個(gè)星系內(nèi)部運(yùn)動(dòng)十分混亂；

· 還有一個(gè)星系完全不自轉(zhuǎn)，只有內(nèi)部恒星在做大量無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

福雷斯特表示：“這種情況與附近宇宙中一些超大質(zhì)量星系的狀態(tài)溫和，但令人驚訝的是，我們竟然在宇宙如此早期就發(fā)現(xiàn)了這樣的星系。”

那么，這個(gè)星系為何能在宇宙誕生不到20億年的時(shí)間內(nèi)，就演化成一個(gè)慢自轉(zhuǎn)星系（slow rotator）呢？一種可能的解釋是，它并非經(jīng)歷了多次星系并合，而是發(fā)生了一次特殊的碰撞——兩個(gè)自轉(zhuǎn)方向幾乎相反的星系發(fā)生了合并。研究團(tuán)隊(duì)的觀測(cè)結(jié)果支持這一假設(shè)。

福雷斯特解釋道：“對(duì)于這個(gè)星系，我們?cè)谄湟粋?cè)觀測(cè)到明顯過(guò)量的光。這暗示那里可能存在另一個(gè)天體，它曾進(jìn)入該系統(tǒng)并與之發(fā)生相互作用，從而改變了整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。”

目前，天文學(xué)家仍在繼續(xù)尋找早期宇宙中更多類(lèi)似的星系。將實(shí)際觀測(cè)與宇宙演化模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，他們希望能夠檢驗(yàn)現(xiàn)有的星系形成理論。

福雷斯特總結(jié)道：“目前已有一些數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，在宇宙極早期確實(shí)會(huì)存在極少數(shù)這種非自轉(zhuǎn)星系，但它們應(yīng)該非常罕見(jiàn)。因此，尋找這類(lèi)星系為檢驗(yàn)這些模擬提供了一種重要途徑。我們可以確定這類(lèi)星系究竟有多普遍，并據(jù)此判斷關(guān)于星系演化的理論是否正確。”

責(zé)任編輯：DAIKIN

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圖片來(lái)源:NASA

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