如果我们能够走出银河系,回望银河系,那将是多么壮丽的景象。发光的螺旋从中央核心延伸出来,尘埃和星云沿着螺旋边缘散布。当你想到星系时,你可能会想象像银河系这样的螺旋星系,但螺旋星系只占我们看到的星系的60%左右。这是因为螺旋星系只有在较小的星系随着时间的推移碰撞和合并时才会形成。或者我们是这么认为的,因为arXiv预印本服务器上发布的一项新研究表明情况并非如此。

研究表明早期宇宙令人惊讶地充满了螺旋星系

星系的标准模型是它们随着时间的推移而演化。星系是由巨大的原始氢和氦云形成的,因此一开始很可能具有相当无定形的结构。考虑到早期宇宙的密度,星系碰撞和合并很常见,这使得星系旋转并形成盘状和螺旋状。所有这些都需要时间,因此我们预计螺旋星系在本地宇宙中相当常见,但在早期宇宙中很少见。

这项新工作使用了宇宙演化早期发布科学调查(CEERS)的数据,这些数据是由詹姆斯·韦伯太空望远镜收集的。研究小组发现了873个大于100亿太阳质量的星系,红移在z=0.5和z=4之间。处于这种红移的星系年龄在50亿到120亿年之间,因此它们跨越了早期星系到现代星系的范围。

在这些星系中,有216个被归类为螺旋星系。作者小心翼翼地指出,有些星系可能正在合并,但被错误分类,但即便如此,评估人员仍一致将其中108个星系归类为螺旋星系。当团队按红移排列它们时,他们发现,虽然随着时间的推移,螺旋的比例会减少,但红移高于z=3的螺旋的比例却远远高于预期。当团队校准观测结果时,他们发现z=3处的星系中大约有五分之一是螺旋星系。这些非常早期的星系在大爆炸后不到20亿年就会变成螺旋状,这意味着合并和碰撞几乎没有时间成为原因。

换句话说,许多星系在宇宙的早期就演化成了盘状螺旋。因此,虽然碰撞和合并确实在螺旋星系的形成中发挥了作用,但可能还有其他因素在起作用。目前尚不清楚这些因素是什么。通过JWST的未来数据,研究小组希望确定这些早期星系是如何演化的,以及为什么螺旋星系已经存在了这么长时间。