科学家在 117 亿光年外发现巨型螺旋星系：质量约为银河系 5 倍，诞生于宇宙大爆炸 20 亿年后

国际天文学团队借助詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST）偶然发现了一个诞生于宇宙大爆炸后仅 20 亿年的巨型螺旋星系（科学家们将其称为 Big Wheel），其质量约是银河系的 5 倍，直径达 10 万光年，距离地球约 117 亿光年，刷新了人类对早期宇宙星系演化的认知。

它的发现颠覆了科学家以往对早期宇宙的假设 —— 此前普遍认为大爆炸后 20 亿年的宇宙中，星系应处于小型、未成熟阶段。然而 Big Wheel 不仅具有完整的螺旋结构，其旋转速度更与当今成熟星系相当。这个星系横跨 10 万光年，由中心向外的旋转速度逐渐增加，最高可达 200 km/s，且符合“塔利-费舍尔关系”（星系尺寸与旋转速度的现代观测规律）。

加州理工学院 Lee A. DuBridge 天文学教授查尔斯・（查克）・斯泰德尔（PhD '90）表示，“这个星系是迄今为止所发现的最大的螺旋星系之一，这在宇宙早期阶段可以说史无前例。”

他表示，这个星系最终会被剥离掉气体，（按时间推算）根本无法延续到现在（这些光来自于 117 亿年前）。“这就好像是我们发现了一只活恐龙，而它存在于灭绝之前。”

研究团队最初在通过 JWST 观测一个邻近类星体（活跃的超大质量黑洞）时意外捕捉到 Big Whee 的影像，后续利用 JWST 近红外光谱仪（NIRSpec）的光谱分析，确认了其旋转盘结构及动力学特征。

据称，Big Wheel 尺寸和质量远超当前科学界对同期星系的预测，比之前在类似宇宙时间发现的具有类似质量的星系大了近三倍，也至少比目前宇宙模拟数据大三倍。这一发现表明，早期宇宙中可能存在尚未被理解的快速星系形成机制。

研究人员表示，Big Wheel 位于一个异常密集的宇宙区域，星系密度超过宇宙平均值的十倍。研究团队推测，该环境为其快速形成提供了关键条件：

• 高效气体吸积：密集区域可能通过输送具有一致角动量的气体，促进大型盘状结构的形成；

• 频繁星系合并：富气体星系的频繁碰撞加速了质量积累。米兰比可卡大学合著者塞巴斯蒂亚诺・坎塔卢波指出：“这类极端环境仍是未被充分探索的领域，需更多观测数据建立统计样本。”

由意大利米兰比可卡大学领导的一个国际天文学家小组于 3 月 17 日将其相关研究成果发表在《自然・天文学》上（DOI:10.1038 / s41550-025-02500-2）。