北京
当詹姆斯·韦布空间望远镜把镜头对准一个编号为CEERS-4031的遥远星系时，它所捕捉到的光线已经在宇宙中穿行了90多亿年。那是宇宙大爆炸后约45亿年的早期阶段。然而天文学家在这个年轻星系的核心区域，意外发现了一个高度成熟的致密旋转盘状结构——核盘。本周三，英国杜伦大学团队在《皇家天文学会月报》上报告了这一发现，直接证据显示，星系内部复杂结构的形成时间可能比此前认识提前了数十亿年。
天文学界此前普遍认为，核盘这种位于星系中心、由恒星组成的高密度旋转结构，主要出现在距离地球较近、演化时间更长的成熟星系中。即便有理论推测恒星棒状结构可能在宇宙早期就已形成，但它能否在那么早的阶段进一步推动星系内部结构调整，一直缺少实证。杜伦大学研究人员Zoe A. Le Conte领导的团队从JWST公开数据中筛选遥远星系样本后发现，CEERS-4031在红移约1.5的时期已经拥有清晰的核盘结构，且该盘内正在持续形成大量年轻恒星。这是迄今发现的最早期棒状结构驱动形成恒星核盘的直接证据之一。
研究指出，这一核盘的形成与星系中一条长约5.33千秒差距的恒星棒状结构密切相关。恒星棒在螺旋星系中较为常见，能够重新分配角动量，像一支巨桨那样将气体和恒星推向中心区域，为中心恒星诞生和结构演化提供原料。观测显示，CEERS-4031的中心核盘半径约为1千秒差距，规模与部分邻近宇宙中的核盘接近，而盘内新恒星聚集的状态正好符合棒状结构推送物质的演化模型。Le Conte表示，这项成果将促使天文学家重新审视星系演化过程，以及恒星棒在早期宇宙中扮演的角色。
这一发现之所以成为可能，依赖的是JWST强大的红外观测能力。相比上一代望远镜，JWST的灵敏度和空间分辨率大幅提升，使得研究人员能首次拆解出数十亿光年外星系的内部细节。自2022年启动科学任务以来，该望远镜已持续帮助科学家回窥早期宇宙中的星系组装、恒星诞生和黑洞增长等关键环节。此次看到的早期核盘，也为理解超大质量黑洞的早期成长提供了新视角——核盘被认为能够储存并输送气体，为中心区域的高活动性提供物质来源，研究其形成过程或许能揭示宇宙高活动时期黑洞的快速增质机制。
不过，一个年轻星系长出如此成熟的内核，仍然让部分研究者保持谨慎。旧有的星系组装模型倾向于将核盘视为渐进演化的产物，而CEERS-4031的案例表明，在宇宙年龄不到当前的三分之一时，棒状结构就已具备塑造星系内部形态的能力。如果后续观测确认该盘的气体和恒星运动学特征与近邻核盘一致，那么关于星系结构建立的时间线就需要整体前移。研究团队计划进一步分析该星系内部恒星和气体的速度场，以核实物质输送效率，并判断这一核盘是否具备长期稳定维系的条件。在CEERS-4031身上看到的这一幕，像是一面来自过去的镜子，折射出星系成长可能远比想象中更早熟。
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