顛覆認知！韋伯新發(fā)現無自轉星系

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翻譯：鐘藝

校對：張國雙

排版：邱和琴

后臺：朱宸宇

Non-rotating early galaxy is a surprise to astronomers

由JWST/NIRSpec/IFU 采集的 XMM-VID1-2075數據

圖源: Nature Astronomy (2026).

天文學家利用詹姆斯·韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）觀測到一處極早期、距離地球極其遙遠的星系，并得出一個令人驚訝的發(fā)現：這個星系不存在自轉運動。加州大學戴維斯分校物理與天文學系研究員、本次論文第一作者本?福雷斯特（Ben Forrest）表示，無自轉星系是十分罕見的特征。過去人類只在時空上離我們更近、質量龐大且演化成熟的星系里觀測到過這類現象。該研究論文已于 5 月 4 日刊發(fā)于《自然?天文學》。

該研究第一作者、美國加利福尼亞大學戴維斯分校物理與天文學系研究科學家本?福雷斯表示：“這個星系尤其沒有任何自轉的跡象，這一點令人驚訝，也非常有趣。

根據目前的理論，星系形成初期，流入氣體所攜帶的角動量以及引力的作用會使它們開始自轉。

經過數十億年的演化，部分星系，尤其是位于星系團中的星系，會多次互相吞并。不同星系的自轉可能相互疊加，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（也就是相對較晚時期形成）的星系，雖然整體自轉速度很低，但其內部恒星卻存在大量雜亂無章的運動。

這一演化過程本應耗費極其漫長的時間，因此，當宇宙年齡還不到20億年時，星系 XMM-VID1-2075 就已經達到這種狀態(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的大質量古老星系）巡天項目的福雷斯特t及其研究團隊你曾利用夏威夷的凱克天文臺（W.M.keck）對該星系進行觀測。

福雷斯特表示：“此前MAGAZ3NE項目的觀測已經證實，該星系是早期宇宙中質量最大的星系之一，擁有的恒星數量已經達到銀河系的數倍。同時，我們還確認它已經停止形成新的恒星，因此成為了一個極具價值的后續(xù)觀測目標。”

對Voronoi分箱數據進行運動學擬合的結果。

圖源：Nature Astronomy (2026).

不斷拓展研究前沿

研究團隊利用詹姆斯·韋布空間望遠鏡對XMM-VID1-2075以及另外兩個年齡相近的星系進行了更為深入的觀測，并成功測量了它們內部物質的相對運動。

福雷斯特說道：“對于地球附近的星系而言，這類研究已經開展得很多了，因為它們距離更近、視尺寸更大，因此可以利用地面望遠鏡完成這類觀測。但對于高紅移星系來說，由于它們在天空中的視尺寸非常小，因此開展類似研究極其困難。詹姆斯·韋布空間望遠鏡真正推動了這一研究領域的發(fā)展。”

在研究的三個星系中：

· 一個星系表現出明顯的自轉；

· 一個星系內部運動十分混亂；

· 還有一個星系完全不自轉，只有內部恒星在做大量無規(guī)則運動。

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

那么，這個星系為何能在宇宙誕生不到20億年的時間內，就演化成一個慢自轉星系（slow rotator）呢？一種可能的解釋是，它并非經歷了多次星系并合，而是發(fā)生了一次特殊的碰撞——兩個自轉方向幾乎相反的星系發(fā)生了合并。研究團隊的觀測結果支持這一假設。

福雷斯特解釋道：“對于這個星系，我們在其一側觀測到明顯過量的光。這暗示那里可能存在另一個天體，它曾進入該系統(tǒng)并與之發(fā)生相互作用，從而改變了整個系統(tǒng)的動力學性質。”

目前，天文學家仍在繼續(xù)尋找早期宇宙中更多類似的星系。將實際觀測與宇宙演化模擬的數據進行比較，他們希望能夠檢驗現有的星系形成理論。

福雷斯特總結道：“目前已有一些數值模擬預測，在宇宙極早期確實會存在極少數這種非自轉星系，但它們應該非常罕見。因此，尋找這類星系為檢驗這些模擬提供了一種重要途徑。我們可以確定這類星系究竟有多普遍，并據此判斷關于星系演化的理論是否正確。”

責任編輯：DAIKIN

牧夫新媒體編輯部

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NGC 6188: 天壇座的群龍

圖片來源:NASA

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