宇宙的怪胎？科学家：这个东西，理论上不可能存在

韦布发现，在宇宙大爆炸后仅15亿年的时空中，存在着一个极其成熟的巨型旋涡星系。

韦布新发现的Alknanda星系，前方星系团为Abell 2733。

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

人们制造新望远镜的目的之一，是为了解开某些天文学上的谜；而一旦这些望远镜投入使用，总又会有很多新的谜团显现。强大如韦布望远镜亦是如此。它穿透尘埃阻隔，望见了比以往更加遥远深邃的宇宙；与此同时也发现了许多理论上不可能存在的天体——如质量巨大远超预期的黑洞，以及在宇宙婴儿期就已经发育成熟的怪胎星系。

近日两位印度科学家Rashi Jain和Yogesh Wadadekar，又借助韦布在早期宇宙中发现了另一个不可思议的星系。他们发现，在宇宙大爆炸后仅15亿年的时空中，存在着一个极其成熟的巨型旋涡星系。

这个星系被命名为Alaknanda。其宽度大约为32500光年，总质量相当于160亿个太阳。Alaknanda的红移值约为4，是韦布发现的红移值最高的旋涡星系之一。形态分析结果表明，该星系有一个完整的盘状结构，有两条对称的旋臂。

通常认为，星系旋涡结构的形成需要漫长的时间。但年仅2亿岁的Alaknanda，其成熟度却已经相当于比它年长数十亿岁的成年星系。这一星系的发现，表明现实中推动星系形成的物理进程，如气体吸积、盘面稳定，以及旋涡密度波发展的运作效率，可能远远超越了理论预言。

Alaknanda的现身，也有赖于引力透镜效应。一个名为Abell 2733的星系团横亘在Alaknanda和地球之间，巨大的引力场扭曲了Alaknanda发出的光线，使其亮度翻了一倍。韦布还使用了21片滤镜，对星系发出的光进行了精细剖析，最终使得研究人员可以确定Alaknanda的各项特征。

研究人员发现，Alaknanda正在以极高的速度制造恒星，其年恒星诞生率高达63个太阳质量；相比之下，银河系每年只产生1至2个太阳质量的新恒星。这表明远古星系制造恒星的速度远高于现代星系。该星系中有一半的恒星形成于大约131亿年前，也就是说它只用短短2亿年，就形成了星系中50%的恒星。以宇宙的尺度来看，这简直就是弹指一挥间。

更加特别的是，Alaknanda不但身形巨大，还是一个旋涡星系。它是有史以来人们在如此遥远的年代里发现的最清晰的旋涡星系。研究人员称，在短短几亿年中聚集起百亿个太阳质量的恒星，并将它们组织成一个美丽的旋涡星盘是一件不可思议的事情。表明早期宇宙中星系形成的速度也远超理论预期。

研究人员还表示，Alaknanda的发现表明人们目前对旋涡星系旋臂形成机制的认识可能也是错误的。目前对此的一般认识是，首先气体要从星系周围逐渐向星系积聚，这需要很长时间；而只有当气体沉降形成一个旋转的盘状结构后，旋臂才可能由密度波触发，在盘中形成。

在某些特殊情况下，星系之间的近距离相遇可能也会触发旋臂形成。但这类旋臂通常会很快消失。也许Alaknanda的旋臂也是这样的，而这意味着它的附近可能有一个伴星系。

目前关于Alaknanda旋臂的形成机制尚未有定论。而答案可能需要通过韦布以及阿塔卡马大型毫米/亚毫米波射电望远镜阵列作进一步观测来获得。如果天文学家能够测定Alaknanda的自转速度，以及这种自转的有序程度，或许有机会解开其旋臂的形成之谜。

左图为近紫外滤镜下的Alaknanda，右图为可见光下的Alaknanda。左图重点突出了星系中的产星区，右图突出了星系中心的盘面。

NASA / CSA / ESA / Rashi Jain

参考

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