宇宙剛滿20億歲時(shí)，一個(gè)巨型星系已經(jīng)"老"到不轉(zhuǎn)了。

天文學(xué)家借助詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡，在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)編號(hào)為XMM-VID1-2075的星系沒有任何旋轉(zhuǎn)跡象。加州大學(xué)戴維斯分校研究科學(xué)家本·福里斯特作為第一作者，于5月4日在《自然·天文學(xué)》期刊發(fā)表這項(xiàng)研究。他解釋稱，這種無自轉(zhuǎn)特征通常只出現(xiàn)在距離地球近得多、且已演化成熟的巨型星系中。

"這個(gè)星系完全沒有表現(xiàn)出任何旋轉(zhuǎn)的跡象，這一點(diǎn)既令人意外，也極具研究?jī)r(jià)值。"福里斯特表示。

現(xiàn)有天體模型的基本假設(shè)是：星系形成之初就會(huì)開始旋轉(zhuǎn)。向內(nèi)流動(dòng)的氣體與引力牽引產(chǎn)生角動(dòng)量，帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。此后數(shù)十億年間，星系碰撞與合并反復(fù)發(fā)生——尤其在星系密集的星團(tuán)中——這些相互作用可能增強(qiáng)或抵消旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最終使部分近鄰星系整體自轉(zhuǎn)微弱，恒星僅做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

問題在于，這種演化轉(zhuǎn)變被認(rèn)為需要極其漫長(zhǎng)的時(shí)間。因此在宇宙年齡尚不足20億年時(shí)觀測(cè)到這一現(xiàn)象，科學(xué)界倍感意外。

福里斯特團(tuán)隊(duì)隸屬于MAGAZ3NE項(xiàng)目（紅移大于3的近紅外遠(yuǎn)古大質(zhì)量星系巡天），此前已利用夏威夷W.M.凱克天文臺(tái)確認(rèn)：該星系是早期宇宙中質(zhì)量最大的星系之一，恒星數(shù)量已達(dá)銀河系的數(shù)倍；且早已停止誕生新恒星。

韋布望遠(yuǎn)鏡此次對(duì)XMM-VID1-2075及另外兩個(gè)同期星系展開觀測(cè)，得以追蹤系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。福里斯特指出，近鄰星系的同類研究可通過地面望遠(yuǎn)鏡完成，但對(duì)高紅移星系"難度極大"——它們?cè)谔炜罩锌雌饋順O其渺小，"詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡真正推動(dòng)了該領(lǐng)域的研究前沿"。

三個(gè)觀測(cè)星系呈現(xiàn)三種狀態(tài)：

1. 一個(gè)有著明顯自轉(zhuǎn)

2. 一個(gè)結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則狀態(tài)

3. XMM-VID1-2075無自轉(zhuǎn)，但內(nèi)部恒星存在劇烈的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

"這類特征與本宇宙局部區(qū)域的部分巨型星系特征一致，但在宇宙早期就發(fā)現(xiàn)這樣的星系，仍有些出乎意料。"福里斯特說。

科研人員正探究該星系為何能在極短時(shí)間內(nèi)演化成低速自轉(zhuǎn)星系。一種推測(cè)是：它并非歷經(jīng)多次星系合并逐步演化，而是源于一次劇烈的星系碰撞——若兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向近乎相反的星系相撞，彼此的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)相互抵消。

觀測(cè)提供了線索。福里斯特指出："這個(gè)星系一側(cè)存在明顯的強(qiáng)光溢出現(xiàn)象，暗示有其他天體闖入并發(fā)生相互作用，或許正在改變其內(nèi)部動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)。"

研究團(tuán)隊(duì)仍在持續(xù)搜尋宇宙早期的同類無自轉(zhuǎn)星系。通過將實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)模擬對(duì)比，科學(xué)家能夠檢驗(yàn)現(xiàn)行星系形成理論。

福里斯特稱："部分天體模擬預(yù)測(cè)，宇宙早期會(huì)存在極少數(shù)無自轉(zhuǎn)星系，但這類天體本應(yīng)十分稀少。我們通過觀測(cè)搜尋這類星系，既能驗(yàn)證模擬結(jié)果，也能探明其實(shí)際分布數(shù)量，進(jìn)而判斷現(xiàn)有星系演化理論是否準(zhǔn)確。"