科学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜，观测到100亿年前的星系中同时存在薄盘和厚盘结构——这是前所未有的发现。这些观测结果表明，星系最初形成的是厚实混沌的盘状结构，之后才逐渐演化出类似银河系等现代螺旋星系中那种平静的薄盘结构。
迄今，薄盘和厚盘仅在银河系及邻近星系中被识别。以往望远镜无法分辨侧向观测时遥远星系的薄盘边缘。
随着2021年詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的发射，这一局面得以改变——它目前是太空中最大的望远镜。
一个国际研究团队分析了111张JWST拍摄的遥远侧向星系图像，这些星系的排列方式使研究人员能观测其垂直盘状结构。
研究团队负责人冢井孝文（原澳大利亚国立大学，现任职于日本东北大学）表示，观测遥远星系如同使用时光机，让我们得以窥见星系如何跨越宇宙历史构建其盘状结构。
"得益于JWST的锐利视野，我们成功识别了本星系群之外的星系中的薄盘与厚盘，部分星系可追溯至100亿年前。"
研究揭示出持续性趋势：早期宇宙中更多星系呈现单一厚盘结构，而后期星系则普遍展现双层结构——额外叠加薄盘成分。这表明星系首先形成厚盘，随后在其内部形成薄盘。质量更大的星系中，这一薄盘形成时间似乎更早。
研究估算银河系规模星系的薄盘形成时间约为80亿年前。该数据与银河系自身形成时间线吻合——银河系恒星的年龄可被精确测量。
为理解从厚盘到薄盘的序列形成过程及对应时间线，团队不仅考察了恒星结构，还结合了气体运动数据（通过阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列ALMA及文献记载的地基巡天获得的气体是恒星直接原料）。这些观测支撑了连贯的形成场景：
- 早期宇宙中，星系盘富含气体且高度湍流
- 湍流盘中剧烈的恒星形成催生厚恒星盘
- 随着恒星盘发展，它们稳定气体盘并降低湍流强度
- 当星系盘趋于平静，薄恒星盘在预先形成的厚恒星盘内部诞生
- 较大星系能更高效地将气体转化为恒星，故更早形成薄盘
冢井强调，JWST提供的图像解答了天文学核心问题之一：银河系的形成是普遍现象还是特例？"JWST图像为我们打开了观测类银河系早期状态星系的窗口，从遥远星系带回宝贵洞见。"
团队希望其研究能连通近域星系与遥远星系研究，并完善人类对盘状结构形成的认知。该成果已于2025年6月26日发表于《皇家天文学会月报》。