【导语】

来自NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新观测显示，在红移为 z = 3.449 的早期宇宙中存在一颗大质量缓慢旋转星系 XMM-VID1-2075。观测到的是该星系约120亿年前的状态，这一发现被认为与现有关于星系形成和演化的预期存在差异。

早期宇宙中意外出现的“缓慢旋转”星系

在当前宇宙中，大多数星系依靠有序的整体旋转维持结构。但在体量最大、且已不再形成新恒星的星系中，恒星运动往往呈现高度无序，整体旋转较弱，这类系统被天文学家称为“缓慢旋转星系”。

理论认为，首批星系形成时，流入气体在角动量和引力作用下逐渐建立起旋转结构。随后在数十亿年的演化过程中，部分星系，尤其是星系团环境中的星系，会经历多次并合，其原有的旋转运动被叠加或部分抵消，最终形成整体旋转较弱、内部恒星运动随机的缓慢旋转系统。

因此，这类星系通常被认为应主要出现在宇宙较晚期。此前针对早期宇宙的观测，多数只在高红移星系中发现了快速旋转的系统。此次确认在宇宙年龄尚不足20亿年时就已存在一颗大质量缓慢旋转星系，被研究团队形容为“出人意料”。

XMM-VID1-2075：质量巨大且已停止恒星形成

研究团队利用韦伯望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）积分视场单元（IFU）模式，对星系 XMM-VID1-2075 进行了成像和光谱观测。相关图像显示，该星系在整体上缺乏明显的旋转特征。

论文第一作者、加州大学戴维斯分校天文学家本·福雷斯特（Ben Forrest）表示，这类现象通常只在空间和时间上更接近当今宇宙、且质量最大的成熟星系中出现，而在如此早期的宇宙中发现一颗完全不显示旋转迹象的星系，“既令人惊讶，也非常值得研究”。

在此次韦伯观测之前，福雷斯特及其 MAGAZ3NE（“红移 z>3 的大质量古老星系近红外调查”）团队已利用夏威夷 W.M. 凯克天文台对 XMM-VID1-2075 进行过观测。此前结果显示，该星系是早期宇宙中质量最大的星系之一，其恒星总量已达到银河系的数倍，并且已停止形成新恒星。这一特征使其成为后续利用空间望远镜开展动力学研究的重点目标。

三颗同龄星系呈现不同运动学特征

在最新研究中，天文学家使用韦伯望远镜测量了 XMM-VID1-2075 及另外两颗同龄星系内部物质的相对运动。福雷斯特指出，这类对星系内部运动学的精细研究，在近邻宇宙中已较为常见，可通过地面望远镜完成；但对于高红移星系，由于其在天空中视大小更小，长期以来一直较为困难。韦伯望远镜的空间分辨率和灵敏度被认为“显著推动了这类研究的前沿”。

团队报告称，在本次样本中的三颗星系里，一颗呈现明显的有序旋转，一颗结构较为混乱，另一颗即 XMM-VID1-2075 则未见整体旋转，但内部恒星运动高度随机。研究人员指出，这种多样性与在本地宇宙中对最庞大星系的观测结果相符，但在如此早期的宇宙阶段就出现类似动力学状态，仍然出乎预期。

单次碰撞或为形成机制之一

关于 XMM-VID1-2075 如何在不到20亿年的宇宙年龄内演化为缓慢旋转星系，研究团队提出了一种可能情形：该星系或并非经历多次并合，而是由两颗几乎沿相反方向旋转的星系发生一次碰撞并合形成。

团队的观测结果被认为支持这一设想。福雷斯特表示，在该星系一侧可以看到大量额外光源，这暗示可能存在其他天体正在进入并与该系统发生相互作用，从而改变其内部动力学结构。

研究发表

相关研究成果已发表于《自然天文学》（Nature Astronomy）。论文题为《早期宇宙中一颗庞大且演化成熟的缓慢旋转星系》（A massive, evolved slow rotator in the early Universe），作者为 B. Forrest 等人，在线发表日期为2026年5月4日，DOI 为 10.1038/s41550-026-02855-0。