宇宙的怪胎？科學家：這個東西，理論上不可能存在

韋布發現，在宇宙大爆炸后僅15億年的時空中，存在著一個極其成熟的巨型旋渦星系。

韋布新發現的Alknanda星系，前方星系團為Abell 2733。

NASA / ESA / CSA / I. Labbe / R. Bezanson / Alyssa Pagan / Rashi Jain / Yogesh Wadadekar

人們制造新望遠鏡的目的之一，是為了解開某些天文學上的謎；而一旦這些望遠鏡投入使用，總又會有很多新的謎團顯現。強大如韋布望遠鏡亦是如此。它穿透塵埃阻隔，望見了比以往更加遙遠深邃的宇宙；與此同時也發現了許多理論上不可能存在的天體——如質量巨大遠超預期的黑洞，以及在宇宙嬰兒期就已經發育成熟的怪胎星系。

近日兩位印度科學家Rashi Jain和Yogesh Wadadekar，又借助韋布在早期宇宙中發現了另一個不可思議的星系。他們發現，在宇宙大爆炸后僅15億年的時空中，存在著一個極其成熟的巨型旋渦星系。

這個星系被命名為Alaknanda。其寬度大約為32500光年，總質量相當于160億個太陽。Alaknanda的紅移值約為4，是韋布發現的紅移值最高的旋渦星系之一。形態分析結果表明，該星系有一個完整的盤狀結構，有兩條對稱的旋臂。

通常認為，星系旋渦結構的形成需要漫長的時間。但年僅2億歲的Alaknanda，其成熟度卻已經相當于比它年長數十億歲的成年星系。這一星系的發現，表明現實中推動星系形成的物理進程，如氣體吸積、盤面穩定，以及旋渦密度波發展的運作效率，可能遠遠超越了理論預言。

Alaknanda的現身，也有賴于引力透鏡效應。一個名為Abell 2733的星系團橫亙在Alaknanda和地球之間，巨大的引力場扭曲了Alaknanda發出的光線，使其亮度翻了一倍。韋布還使用了21片濾鏡，對星系發出的光進行了精細剖析，最終使得研究人員可以確定Alaknanda的各項特征。

研究人員發現，Alaknanda正在以極高的速度制造恒星，其年恒星誕生率高達63個太陽質量；相比之下，銀河系每年只產生1至2個太陽質量的新恒星。這表明遠古星系制造恒星的速度遠高于現代星系。該星系中有一半的恒星形成于大約131億年前，也就是說它只用短短2億年，就形成了星系中50%的恒星。以宇宙的尺度來看，這簡直就是彈指一揮間。

更加特別的是，Alaknanda不但身形巨大，還是一個旋渦星系。它是有史以來人們在如此遙遠的年代里發現的最清晰的旋渦星系。研究人員稱，在短短幾億年中聚集起百億個太陽質量的恒星，并將它們組織成一個美麗的旋渦星盤是一件不可思議的事情。表明早期宇宙中星系形成的速度也遠超理論預期。

研究人員還表示，Alaknanda的發現表明人們目前對旋渦星系旋臂形成機制的認識可能也是錯誤的。目前對此的一般認識是，首先氣體要從星系周圍逐漸向星系積聚，這需要很長時間；而只有當氣體沉降形成一個旋轉的盤狀結構后，旋臂才可能由密度波觸發，在盤中形成。

在某些特殊情況下，星系之間的近距離相遇可能也會觸發旋臂形成。但這類旋臂通常會很快消失。也許Alaknanda的旋臂也是這樣的，而這意味著它的附近可能有一個伴星系。

目前關于Alaknanda旋臂的形成機制尚未有定論。而答案可能需要通過韋布以及阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波射電望遠鏡陣列作進一步觀測來獲得。如果天文學家能夠測定Alaknanda的自轉速度，以及這種自轉的有序程度，或許有機會解開其旋臂的形成之謎。

左圖為近紫外濾鏡下的Alaknanda，右圖為可見光下的Alaknanda。左圖重點突出了星系中的產星區，右圖突出了星系中心的盤面。

NASA / CSA / ESA / Rashi Jain

參考

Alaknanda: JWST discovers massive grand-design spiral galaxy from the universe's infancy

https://www.eurekalert.org/news-releases/1107899

A grand-design spiral galaxy 1.5 billion years after the Big Bang with JWST

https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/11/aa51689-24/aa51689-24.html