【加拿大天文学家利用韦伯望远镜揭示银河系早期动荡历史与内向外生长机制】加拿大天文学家通过对詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）数据的深度分析，首次系统重构了银河系从宇宙初生时期到现今螺旋结构的完整演化时序。这项由约克大学博士毕业生谭薇安（Vivian Tan）在其导师、理学院副教授亚当·穆津（Adam Muzzin）指导下主导的研究，揭示了银河系经历过异常激烈的"青年动荡期"，并证实此类星系普遍采用"内向外"生长模式。研究成果已发表于《天体物理学杂志》。研究团队甄选出877个质量与物理特性与银河系各演化阶段高度相似的"孪生星系"样本，通过观测这些距离递增、因而对应宇宙更年轻时期的星系，建立起横跨近90亿年的演化时间线。样本覆盖宇宙年龄15亿年至100亿年区间（对应红移约0.3-4），最古老样本可追溯至宇宙当前年龄的10%，正值星系从弥散不规则结构向稳定盘状系统转变的关键纪元。研究整合了JWST与哈勃空间望远镜（HST）的高分辨率成像数据。核心观测数据来自加拿大NIRISS无偏星系团巡天（CANUCS），该计划利用五个大质量星系团作为天然引力透镜，放大并增强背景星系的亮度与空间分辨率。CANUCS项目依托加拿大为JWST任务建造的近红外成像仪和无缝光谱仪（NIRISS），该仪器由加拿大航天局联合蒙特利尔大学、赫兹伯格天文与天体物理研究中心及霍尼韦尔公司共同研制，为加拿大天文学家换取了宝贵的JWST保障观测时间。韦伯望远镜的卓越空间分辨率使团队得以绘制每个星系的恒星质量分布与恒星形成率二维图谱。分析显示，早期银河系孪生星系的核心区域致密而紧凑，随着时间推移，外围区域质量迅速累积并成为恒星形成的主要场所，逐步形成现今的延展螺旋结构。这种"内向外"生长模式为数十年的星系形成理论模型提供了首份直接观测验证。最显著的发现是年轻银河系孪生星系的高度紊乱状态。最遥远的样本呈现强烈的不对称结构、频繁星系相互作用与并合证据，表明其处于持续吸积物质、碰撞触发星暴的动态环境中。相比之下，后期样本结构趋于平滑，恒星形成分布均匀，重大相互作用信号显著减少。这表明银河系的实际形成过程比先前理论预测的更为混沌。团队将观测结果与最先进的银河系演化数值模拟进行对比。模拟虽能复现内向外生长趋势与早期团块状并合活动，但低估了最早期星系中心区域的致密程度，且对80-110亿年前外盘质量增长速率的预测偏慢。此类差异为反馈机制、并合率及盘形成模型的精确校准提供了关键约束，凸显了JWST时代理论精进的紧迫性。该研究标志着加拿大在JWST星系研究领域的领先地位。穆津指出，当前观测已触及宇宙年龄10%处的星系样本，未来结合韦伯与引力透镜技术，可将探测极限推进至宇宙年龄3%处，真正进入星系形成的"胚胎期"。团队及国际合作伙伴已获批后续JWST观测时间，计划扩大样本规模并引入气体、尘埃与动力学结构分析，精确测定盘状结构稳定化的时间节点、湍流相持续时间及相变物理机制，最终构建从早期宇宙到现今的星系组装完整图景。除约克大学团队外，合作机构包括多伦多大学、卢布尔雅那大学、圣玛丽大学、京都大学、格罗宁根大学、哥伦比亚大学、韦尔斯利学院、空间望远镜科学研究所及加拿大国家研究委员会赫兹伯格天文与天体物理研究中心。研究获加拿大航天局资助。
