韦伯望远镜发现138亿年前的星系棒

詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）在距大爆炸仅15亿年的星系中探测到一条恒星棒——这一结构长期以来被认为需要数十亿年才能形成。该发现颠覆了关于早期宇宙星系演化的关键假设。

本不该存在的结构

莱顿大学的Leindert A. Boogaard领导的研究团队利用JWST的中红外和近红外仪器，穿透了巨大富气体星系GN20（红移4.055）的尘埃遮蔽。他们的等照度分析显示，一条恒星棒从一端到另一端跨度达7千秒差距——与银河系的棒大小相当。

该发现于2026年5月14日提交至arXiv，是对一个已被确认且气体资源丰富的星系中恒星棒的最早直接探测。根据标准星系演化模型，棒状结构需要数十亿年缓慢形成，且在富气体环境中应被抑制或延迟。GN20打破了全部三项传统约束：其棒太强、太大，并且在大量气体存在下仍然形成。

研究团队写道：“我们的新结果表明，这三个障碍都可以通过观测直接涉及的一个因素来克服：高气体分数下内盘存在高度湍流的气体。”

改写时间线

这一探测通过独立的数学分析得到确认，并与北方扩展毫米波阵列观测到的棒状尘埃特征吻合。研究人员提出，尽管GN20富含气体，但它已经是一个重子主导系统——即星系盘内恒星、气体和尘埃的总质量超过了暗物质的贡献。在这种引力机制下，盘不稳定性可以快速增长，在远短于长期演化的时间尺度上产生棒。

该棒似乎正在积极地将气体向内输送，为核星暴提供燃料，并可能供养一个超大质量黑洞，推动GN20超过每年1000个太阳质量的惊人恒星形成速率。

缺失的环节

这一发现还可能解释一个长期存在的谜题：当今宇宙中观测到的大质量死寂椭圆星系如何如此早期就停止了恒星形成。一旦棒驱动的系统耗尽气体供应，它会迅速变得沉寂。该发现增加了JWST越来越多的证据——包括近期发现的一个非旋转大质量星系和古老棒旋星系COSMOS-74706——表明早期宇宙构建成熟星系结构的速度远快于当前模型的预测。