天文学家在极早期宇宙中发现成熟的棒旋星系。

典型的棒旋星系NGC 1365。ESO

一个国际天文学科研团队近日使用詹姆斯·韦布空间望远镜发现了一个极端遥远的棒旋星系。这个星系的红移值大约为3，其所在的时空距离“大爆炸”大约只有两个“银河年”（太阳系环绕银河中心运行一周所需的时间，相当于4亿至5亿个地球年）。而此前人们普遍相信，棒旋星系不可能在宇宙的年龄不足当前（138亿年）一半时出现。

这个名为ceers-2112的星系与我们的银河系属于同一类（银河系也是棒旋星系）。它的发现可能表明星系在宇宙的极早期就已经演化得相当有序。而此前人们的一般认识是，早期宇宙中的星系结构是混沌的，不可能演化出银河系那样的成熟结构。

棒旋星系指的是中心有一个棒状（条形）结构的旋涡星系。棒旋星系在星系中所占的比例相当大。它们的旋臂通常会与这个棒状结构的两端相连，而不像普通的旋涡星系那样直接与星系中心相连。

棒旋星系的棒状结构也是由大量恒星构成的。虽然有些非旋涡星系也有类似的结构，但极少见。在ceers-2112中发现棒状结构表明这个星系是“成熟”的，内部结构是有序的。但它所处的时代却那么早。如果不是它在宇宙诞生前就已经存在，那么我们的星系形成和演化理论就一定出了问题。

一般认为，星系需要至少经过几十亿年的演化，才有可能变得有序，并演化出棒状结构；而ceers-2112所在的时期距离宇宙诞生不足十亿年，可供其演化的时间则更少。

棒旋星系棒状结构的出现原因仍是个谜。但要演化出这样的结构，总体上要求它能够较为稳定。而在宇宙的极早期，几乎所有星系都处于混沌状态，即使演化出了类似结构也无法维持多久。模拟结果显示，所有红移值大于1.5的星系都没有能够演化出棒状结构。

这一发现的意义首先在于让人们意识到，现有星系形成演化理论没有考虑到极早期宇宙中某些星系可能因为小环境足够稳定而演化出棒状结构的可能，相关理论中对于早期宇宙星系内暗物质比例的认定可能也需要调整（在星系的演化过程中，暗物质起到了举足轻重的作用）。

其次，ceers-2112的发现意味着对年轻宇宙星系的内部结构进行探测是可行的。这一点同样十分重要，因为早期星系大多较小，同时又极为遥远，要对它们的内部结构进行识别相当困难。

研究人员表示，ceers-2112结构和质量在那个时期都是最接近银河系的，我们可以称其为“银河系的先祖”。

韦布拍摄的ceers-2112多波段影像。Nature

参考A Milky Way-like barred spiral galaxy at a redshift of 3https://www.nature.com/articles/s41586-023-06636-x