一个国际研究团队发现了迄今已知最遥远的旋涡星系候选体。这个超巨型星系系统存在于大爆炸后仅10亿年，却已展现出惊人的成熟结构：拥有中心古老凸起、巨大的恒星形成盘和轮廓分明的旋旋臂。该发现利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）数据完成，为理解早期宇宙中星系如何能如此迅速地形成演化提供了重要线索。
像银河系这样的大型螺旋星系预计需要数十亿年才能形成。在宇宙历史的最初十亿年里，星系被认为规模小、形状混乱且不规则。然而，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）开始揭示出一幅截然不同的图景。其深空红外成像技术在比先前预期早得多的时期发现了令人惊讶的大规模且结构良好的星系——促使天文学家重新评估星系在早期宇宙中如何以及何时成形。
早期宇宙中的银河系孪生兄弟
在这些新发现中，有烛龙（Zhúlóng），这是迄今为止识别出的最遥远的螺旋星系候选体，位于红移5.2处——仅是大爆炸后10亿年。尽管处于如此早期的时代，该星系却展现出惊人的成熟结构：一个中心的老核球、一个大型的恒星形成盘以及旋臂——这些特征通常只在邻近星系中见到。
''我们将这个星系命名为烛龙（Zhúlóng），在中国神话中意为'火炬龙'。在神话中，烛龙是一种强大的红色太阳龙，通过睁眼和闭眼创造白天和黑夜，象征着光明和宇宙时间，''日内瓦大学（UNIGE）理学院天文学系博士后研究员、该研究的第一作者肖梦媛博士说。
''烛龙之所以突出，正是因为它与银河系在形状、大小和恒星质量上都极为相似，''她补充道。其盘面跨越超过60,000光年，与我们自己的星系相当，包含超过1000亿倍太阳质量的恒星。这使得它成为在如此早期发现的最具说服力的银河系类比之一，引发了关于大规模、结构有序的螺旋星系如何能在大爆炸后如此迅速地形成的新问题。
一次偶然的发现
烛龙是在JWST的PANORAMIC巡天（GO-2514）的深空成像中被发现的，这是一个由克里斯蒂娜·威廉姆斯（NOIRLab）和帕斯卡尔·奥希（UNIGE）领导的大面积河外项目。PANORAMIC利用JWST独特的"纯并行"模式——一种高效策略，在JWST的主要仪器观测另一个目标时收集高质量图像。''这使JWST能够测绘大片天区，这对于发现大规模星系至关重要，因为它们极其稀有，''NOIRLab助理天文学家、PANORAMIC项目首席研究员克里斯蒂娜·威廉姆斯博士说。''这一发现突显了纯并行项目在揭示稀有、遥远天体方面的潜力，这些天体能强有力地检验星系形成模型。''
改写历史
螺旋结构先前被认为需要数十亿年才能发展出来，而大规模星系预计要到宇宙后期才会存在，因为它们通常是在较小星系随时间合并后形成的。''这一发现展示了JWST如何从根本上改变我们对早期宇宙的看法，''日内瓦大学（UNIGE）理学院天文学系副教授、PANORAMIC项目的联合首席研究员帕斯卡尔·奥希教授说。
未来的JWST和阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）观测将有助于确认其特性并揭示更多关于其形成历史的信息。随着新的大面积JWST巡天继续进行，天文学家期望发现更多此类星系——为早期宇宙中塑造星系的复杂过程提供新见解。