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科学家在 117 亿光年外发现巨型螺旋星系:质量约为银河系 5 倍,诞生于宇宙大爆炸 20 亿年后

2025/4/4 19:41:16 来源:IT之家 作者:问舟 责编:问舟

IT之家 4 月 4 日消息,国际天文学团队借助詹姆斯・韦布空间望远镜(JWST)偶然发现了一个诞生于宇宙大爆炸后仅 20 亿年的巨型螺旋星系(科学家们将其称为 Big Wheel),其质量约是银河系的 5 倍,直径达 10 万光年,距离地球约 117 亿光年,刷新了人类对早期宇宙星系演化的认知。

它的发现颠覆了科学家以往对早期宇宙的假设 —— 此前普遍认为大爆炸后 20 亿年的宇宙中,星系应处于小型、未成熟阶段。然而 Big Wheel 不仅具有完整的螺旋结构,其旋转速度更与当今成熟星系相当。这个星系横跨 10 万光年,由中心向外的旋转速度逐渐增加,最高可达 200 km/s,且符合“塔利-费舍尔关系”(星系尺寸与旋转速度的现代观测规律)。

加州理工学院 Lee A. DuBridge 天文学教授查尔斯・(查克)・斯泰德尔(PhD '90)表示,“这个星系是迄今为止所发现的最大的螺旋星系之一,这在宇宙早期阶段可以说史无前例。”

他表示,这个星系最终会被剥离掉气体,(按时间推算)根本无法延续到现在(这些光来自于 117 亿年前)。“这就好像是我们发现了一只活恐龙,而它存在于灭绝之前。”

研究团队最初在通过 JWST 观测一个邻近类星体(活跃的超大质量黑洞)时意外捕捉到 Big Whee 的影像,后续利用 JWST 近红外光谱仪(NIRSpec)的光谱分析,确认了其旋转盘结构及动力学特征。

据称,Big Wheel 尺寸和质量远超当前科学界对同期星系的预测,比之前在类似宇宙时间发现的具有类似质量的星系大了近三倍,也至少比目前宇宙模拟数据大三倍。这一发现表明,早期宇宙中可能存在尚未被理解的快速星系形成机制。

研究人员表示,Big Wheel 位于一个异常密集的宇宙区域,星系密度超过宇宙平均值的十倍。研究团队推测,该环境为其快速形成提供了关键条件:

  • 高效气体吸积:密集区域可能通过输送具有一致角动量的气体,促进大型盘状结构的形成;

  • 频繁星系合并:富气体星系的频繁碰撞加速了质量积累。米兰比可卡大学合著者塞巴斯蒂亚诺・坎塔卢波指出:“这类极端环境仍是未被充分探索的领域,需更多观测数据建立统计样本。”


IT之家查询发现,由意大利米兰比可卡大学领导的一个国际天文学家小组于 3 月 17 日将其相关研究成果发表在《自然・天文学》上(DOI:10.1038 / s41550-025-02500-2)。

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