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翻译：钟艺
校对：张国双
排版：邱和琴
后台：朱宸宇
Non-rotating early galaxy is a surprise to astronomers
由JWST/NIRSpec/IFU 采集的 XMM-VID1-2075数据
图源: Nature Astronomy (2026).
天文学家利用詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope，JWST）观测到一处极早期、距离地球极其遥远的星系，并得出一个令人惊讶的发现：这个星系不存在自转运动。加州大学戴维斯分校物理与天文学系研究员、本次论文第一作者本・福雷斯特（Ben Forrest）表示，无自转星系是十分罕见的特征。过去人类只在时空上离我们更近、质量庞大且演化成熟的星系里观测到过这类现象。该研究论文已于 5 月 4 日刊发于《自然・天文学》。
该研究第一作者、美国加利福尼亚大学戴维斯分校物理与天文学系研究科学家本・福雷斯表示：“这个星系尤其没有任何自转的迹象，这一点令人惊讶，也非常有趣。
根据目前的理论，星系形成初期，流入气体所携带的角动量以及引力的作用会使它们开始自转。
经过数十亿年的演化，部分星系，尤其是位于星系团中的星系，会多次互相吞并。不同星系的自转可能相互叠加，也可能部分相互抵消。因此，我们今天所看到的一些距离地球较近（也就是相对较晚时期形成）的星系，虽然整体自转速度很低，但其内部恒星却存在大量杂乱无章的运动。
这一演化过程本应耗费极其漫长的时间，因此，当宇宙年龄还不到20亿年时，星系 XMM-VID1-2075 就已经达到这种状态，令人十分意外。
此前，MAGAZ3NE（Massive Ancient Galaxies at z>3 NEar-Infrared，近红外红移大于3的大质量古老星系）巡天项目的福雷斯特t及其研究团队你曾利用夏威夷的凯克天文台（W.M.keck）对该星系进行观测。
福雷斯特表示：“此前MAGAZ3NE项目的观测已经证实，该星系是早期宇宙中质量最大的星系之一，拥有的恒星数量已经达到银河系的数倍。同时，我们还确认它已经停止形成新的恒星，因此成为了一个极具价值的后续观测目标。”
对Voronoi分箱数据进行运动学拟合的结果。
图源：Nature Astronomy (2026).
不断拓展研究前沿
研究团队利用詹姆斯·韦布空间望远镜对XMM-VID1-2075以及另外两个年龄相近的星系进行了更为深入的观测，并成功测量了它们内部物质的相对运动。
福雷斯特说道：“对于地球附近的星系而言，这类研究已经开展得很多了，因为它们距离更近、视尺寸更大，因此可以利用地面望远镜完成这类观测。但对于高红移星系来说，由于它们在天空中的视尺寸非常小，因此开展类似研究极其困难。詹姆斯·韦布空间望远镜真正推动了这一研究领域的发展。”
在研究的三个星系中：
· 一个星系表现出明显的自转；
· 一个星系内部运动十分混乱；
· 还有一个星系完全不自转，只有内部恒星在做大量无规则运动。
福雷斯特表示：“这种情况与附近宇宙中一些超大质量星系的状态温和，但令人惊讶的是，我们竟然在宇宙如此早期就发现了这样的星系。”
那么，这个星系为何能在宇宙诞生不到20亿年的时间内，就演化成一个慢自转星系（slow rotator）呢？一种可能的解释是，它并非经历了多次星系并合，而是发生了一次特殊的碰撞——两个自转方向几乎相反的星系发生了合并。研究团队的观测结果支持这一假设。
福雷斯特解释道：“对于这个星系，我们在其一侧观测到明显过量的光。这暗示那里可能存在另一个天体，它曾进入该系统并与之发生相互作用，从而改变了整个系统的动力学性质。”
目前，天文学家仍在继续寻找早期宇宙中更多类似的星系。将实际观测与宇宙演化模拟的数据进行比较，他们希望能够检验现有的星系形成理论。
福雷斯特总结道：“目前已有一些数值模拟预测，在宇宙极早期确实会存在极少数这种非自转星系，但它们应该非常罕见。因此，寻找这类星系为检验这些模拟提供了一种重要途径。我们可以确定这类星系究竟有多普遍，并据此判断关于星系演化的理论是否正确。”
责任编辑：DAIKIN
牧夫新媒体编辑部
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图片来源:NASA
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