宇宙剛滿20億歲時，一個巨型星系已經(jīng)"老"到不轉(zhuǎn)了。

天文學(xué)家借助詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡，在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)編號為XMM-VID1-2075的星系沒有任何旋轉(zhuǎn)跡象。加州大學(xué)戴維斯分校研究科學(xué)家本·福里斯特作為第一作者，于5月4日在《自然·天文學(xué)》期刊發(fā)表這項研究。他解釋稱，這種無自轉(zhuǎn)特征通常只出現(xiàn)在距離地球近得多、且已演化成熟的巨型星系中。

"這個星系完全沒有表現(xiàn)出任何旋轉(zhuǎn)的跡象，這一點既令人意外，也極具研究價值。"福里斯特表示。

現(xiàn)有天體模型的基本假設(shè)是：星系形成之初就會開始旋轉(zhuǎn)。向內(nèi)流動的氣體與引力牽引產(chǎn)生角動量，帶動整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。此后數(shù)十億年間，星系碰撞與合并反復(fù)發(fā)生——尤其在星系密集的星團中——這些相互作用可能增強或抵消旋轉(zhuǎn)運動，最終使部分近鄰星系整體自轉(zhuǎn)微弱，恒星僅做無規(guī)則運動。

問題在于，這種演化轉(zhuǎn)變被認(rèn)為需要極其漫長的時間。因此在宇宙年齡尚不足20億年時觀測到這一現(xiàn)象，科學(xué)界倍感意外。

福里斯特團隊隸屬于MAGAZ3NE項目（紅移大于3的近紅外遠(yuǎn)古大質(zhì)量星系巡天），此前已利用夏威夷W.M.凱克天文臺確認(rèn)：該星系是早期宇宙中質(zhì)量最大的星系之一，恒星數(shù)量已達(dá)銀河系的數(shù)倍；且早已停止誕生新恒星。

韋布望遠(yuǎn)鏡此次對XMM-VID1-2075及另外兩個同期星系展開觀測，得以追蹤系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)的運動狀態(tài)。福里斯特指出，近鄰星系的同類研究可通過地面望遠(yuǎn)鏡完成，但對高紅移星系"難度極大"——它們在天空中看起來極其渺小，"詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡真正推動了該領(lǐng)域的研究前沿"。

三個觀測星系呈現(xiàn)三種狀態(tài)：

1. 一個有著明顯自轉(zhuǎn)

2. 一個結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則狀態(tài)

3. XMM-VID1-2075無自轉(zhuǎn)，但內(nèi)部恒星存在劇烈的無規(guī)則運動

"這類特征與本宇宙局部區(qū)域的部分巨型星系特征一致，但在宇宙早期就發(fā)現(xiàn)這樣的星系，仍有些出乎意料。"福里斯特說。

科研人員正探究該星系為何能在極短時間內(nèi)演化成低速自轉(zhuǎn)星系。一種推測是：它并非歷經(jīng)多次星系合并逐步演化，而是源于一次劇烈的星系碰撞——若兩個旋轉(zhuǎn)方向近乎相反的星系相撞，彼此的旋轉(zhuǎn)運動會相互抵消。

觀測提供了線索。福里斯特指出："這個星系一側(cè)存在明顯的強光溢出現(xiàn)象，暗示有其他天體闖入并發(fā)生相互作用，或許正在改變其內(nèi)部動力學(xué)結(jié)構(gòu)。"

研究團隊仍在持續(xù)搜尋宇宙早期的同類無自轉(zhuǎn)星系。通過將實際觀測數(shù)據(jù)與計算機模擬對比，科學(xué)家能夠檢驗現(xiàn)行星系形成理論。

福里斯特稱："部分天體模擬預(yù)測，宇宙早期會存在極少數(shù)無自轉(zhuǎn)星系，但這類天體本應(yīng)十分稀少。我們通過觀測搜尋這類星系，既能驗證模擬結(jié)果，也能探明其實際分布數(shù)量，進(jìn)而判斷現(xiàn)有星系演化理論是否準(zhǔn)確。"