近日，國際頂級科學(xué)期刊《自然》在線發(fā)布了一項(xiàng)天文學(xué)領(lǐng)域的突破性發(fā)現(xiàn)。研究人員對編號為J0107a的古老星系進(jìn)行了深入分析，這一星系可追溯至宇宙年齡僅26億年時(shí)。他們的觀測結(jié)果揭示了一個(gè)驚人的事實(shí)：在這個(gè)年輕的星系中，存在一個(gè)異常穩(wěn)定的棒狀結(jié)構(gòu)。

通常，棒狀結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是大型星系中心的一種復(fù)雜且有序的結(jié)構(gòu)，由狹長排列的恒星和氣體組成。然而，在如此年輕的星系中發(fā)現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，卻令人感到意外。因?yàn)榘凑粘Ｒ?guī)認(rèn)知，這樣的年輕星系中的特征應(yīng)該會(huì)摧毀棒狀結(jié)構(gòu)，但J0107a中的棒狀結(jié)構(gòu)卻顯得異常穩(wěn)定。

NASA的韋布望遠(yuǎn)鏡捕捉到了J0107a星系的近紅外圖像，展示了其與其他星系的對比。圖像中，J0107a的恒星和分子氣體分布清晰可見，進(jìn)一步證實(shí)了這一棒狀結(jié)構(gòu)的存在。這一發(fā)現(xiàn)得益于阿塔卡馬大型毫米波陣列（ALMA）和韋布望遠(yuǎn)鏡（JWST）的高精度觀測。

棒狀結(jié)構(gòu)的形成通常被認(rèn)為需要數(shù)十億年的時(shí)間，但這次觀測結(jié)果顯示，這一過程在宇宙大爆炸后僅5億年內(nèi)就已開始。然而，形成棒狀結(jié)構(gòu)的過程遠(yuǎn)比想象中復(fù)雜，需要更多時(shí)間，并且難以分析。此次研究能夠成功，得益于ALMA和JWST提供的高分辨率和靈敏光譜學(xué)數(shù)據(jù)。

通過對J0107a星系的一氧化碳和原子碳進(jìn)行分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，該星系是一個(gè)大尺度的棒旋星系。其棒狀結(jié)構(gòu)促進(jìn)了星系內(nèi)部的重排列，使得氣體被拖入星系中心，進(jìn)而引發(fā)恒星形成的爆發(fā)。在年輕星系中，這種效應(yīng)尤為顯著。

令人驚訝的是，J0107a中氣體流入的速度是類似銀河系系統(tǒng)的10到100倍。這意味著棒旋星系應(yīng)該更加不穩(wěn)定，但J0107a內(nèi)的恒星卻顯示它已經(jīng)存在了很長時(shí)間。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的星系演化理論，表明棒狀結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的星系演化可能發(fā)生在宇宙更早的時(shí)期。

韋布望遠(yuǎn)鏡的觀測圖像還顯示，J0107a的分子氣體聚集在旋轉(zhuǎn)棒狀結(jié)構(gòu)的前端，并向中心墜落。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了棒狀結(jié)構(gòu)在星系演化中的重要作用。盡管這項(xiàng)研究僅基于一個(gè)星系，但觀測結(jié)果已經(jīng)為我們提供了關(guān)于年輕星系宇宙重排列的新認(rèn)知。

《自然》同期發(fā)表的同行專家評論指出，J0107a的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特征此前被認(rèn)為是不可能的。這次觀測研究的結(jié)果打開了一種新的可能性，即棒狀結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的星系演化可能發(fā)生在宇宙生命的更早期，比我們之前認(rèn)為的要早得多。