科学家利用詹姆斯·韦伯空间望远镜，在追溯至100亿年前的星系中观测到了薄盘和厚盘结构——这是此前从未被观测到的现象。这些观测结果表明，星系最初形成的是混乱的厚盘结构，直到后期才逐步演化出类似现代螺旋星系（如银河系）中观测到的平静薄盘特征。
长久以来，薄盘与厚盘结构仅在银河系及邻近星系中被确认。以往望远镜因分辨率限制，无法分辨侧向遥远星系的薄盘边缘。
随着2021年发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）投入使用，这一局面发生变革。作为当前最大的空间望远镜，其近红外观测能力可解析宇宙早期星系的垂直结构。
国际研究团队通过分析111个侧向星系的JWST图像，首次在宇宙早期星系中发现盘结构的垂直分层现象。东北大学的塚本崇文指出："JWST的锐利视野让我们在远至100亿年前的星系中识别出薄盘与厚盘结构，这相当于直接观测星系盘的演化时间序列"。
研究揭示关键演化规律：
- 早期宇宙（红移z>2）星系普遍呈现单一厚盘结构，约80亿年前开始出现薄盘-厚盘分层
- 银河系质量相当的星系中，薄盘形成时间约在80亿年前，与银河系金属丰度演化研究结果一致
- 大质量星系因气体转化效率更高，薄盘形成进程更早完成
结合ALMA毫米波阵列的气体动力学观测，团队提出系统性演化模型：
- 早期星系气体盘富含湍流，剧烈恒星活动形成厚盘（σ>40 km/s）
- 厚盘引力场逐步稳定气体盘，湍流水平降低至σ~15 km/s
- 稳定环境中形成薄盘恒星成分，轨道排列有序
- 该过程在暗物质晕持续吸积气体背景下完成
这项研究填补了邻近星系与高红移星系演化研究的鸿沟，证实银河系的形成过程具有普遍性。ALMA-ALPAKA调查显示，冷分子气体（CO示踪）与电离气体（Hα示踪）的湍流演化差异，暗示气体冷却过程在盘结构转变中的关键作用。
团队强调，JWST揭示的早期星系垂直结构特征（如厚度演化、恒星密度分布），为理解暗物质晕质量增长与恒星形成效率的耦合机制提供了新维度。