早期星系形似團塊狀“宇宙葡萄”

其旋轉的塊狀結構挑戰了關於宇宙演化的理論模型。

一團“宇宙葡萄”正在挑戰當前關於宇宙最早時期星系如何形成的理論模型。通過結合阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的觀測數據，天文學家前所未有地觀測到了一個在宇宙大爆炸後僅9億年形成的旋轉盤星系內部，大約15個巨大的“恆星形成團塊”。

國際研究團隊在8月7日發表於《自然·天文學》的研究中解釋道：“早期星系通過暗物質和氣體聚集形成，並演化成由併合和反饋機制驅動的動力學熾熱、混沌的結構。相比之下，在大爆炸後僅14億年的大質量星系中，卻觀測到了異常平滑的旋轉盤，這意味着其動力學演化極其迅速。”

要理解這種宇宙演化是如何展開的，需要有能力研究年輕星系 —— 而此前觀測工具靈敏度和空間分辨率的限制使得這很困難。即使憑藉哈勃太空望遠鏡（Hubble）的突破性能力，“宇宙葡萄”星系也僅呈現爲一個平滑、單一的盤狀結構。利用更先進的項目如JWST和ALMA，天文學家得以在鄰近宇宙天體的幫助下重新聚焦於這個神秘目標。

根據美國國家射電天文臺（NRAO）的研究公告，宇宙葡萄結構“恰好通過引力透鏡效應被前景的一個星系團完美放大”。這個機會讓研究人員得以對這個單一星系系統投入超過100小時的高質量望遠鏡觀測時間，使其成爲早期宇宙中被最廣泛分析的星系之一。

與哈勃圖像中看到的單一圓盤截然不同，JWST和ALMA指數級提高的分辨率揭示了一個完全不同的景象 —— 一個旋轉的星系內部充滿了巨大的、塊狀的恆星形成結構，形似葡萄園裡的果實。這一發現也是天文學家首次成功地將一個早期星系內部較小的結構與它們整體的大尺度旋轉聯繫起來。數據如此詳細，以至於他們甚至實現了10秒差距（約30光年）的空間分辨率。

特別引人注目的是，根據天文學家對星系演化的理解，“宇宙葡萄”並非一個特例或極端案例。相反，在恆星形成率、質量、化學成分和大小等屬性上，它都處於星系的標準主序上。這表明，該時代許多先前被記錄爲平滑的星系，可能更接近於通過JWST和ALMA看到的這種塊狀、動態的結構。

美國國家射電天文臺的公告解釋道：“由於現有模擬未能重現早期旋轉星系中存在如此大量團塊的現象，這一發現對星系如何形成和演化提出了關鍵問題。它表明我們對年輕星系中反饋過程和結構形成的理解可能需要重大修訂。”

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