科學家利用韋伯太空望遠鏡(JWST)與阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA),結合重力透鏡效應,首次揭示大爆炸後約9.3億年形成的古老星系──暱稱為「宇宙葡萄」(Cosmic Grapes)的奇特星系。該星系旋轉氣體盤內至少包含15個緊湊型恆星形成團塊,彼此如串聯葡萄般密集排列,呈現出截然不同於傳統認知的星系結構,令現有星系形成與演化理論面臨挑戰。
Astronomers find bizarre 'Cosmic Grapes' galaxy in the early universe. pic.twitter.com/j2QVgAJV4i
— Ancient Skies (@AncientSkiesAS) August 13, 2025
星系內部結構的革命性發現
過去透過哈伯太空望遠鏡觀察,該星系呈現光滑的單盤狀形態,但JWST與ALMA以高解析度望遠鏡重現,捕捉到包含15個以上巨型恆星形成團塊的旋轉氣體盤。這些團塊質量巨大,屬於星系內大規模的恆星誕生區。天文學家指出,現有模型無法在此早期旋轉星系中重現這種高數量且密集的恆星形成團塊佈局,顯示理論在年輕星系反饋過程及結構形成方面存在盲點,可能需重新修正。
A distant galaxy nicknamed "Cosmic Grapes" is bursting with massive star-forming clumps — far more than expected — offering fresh clues about how galaxies grew in the early universe. https://t.co/cpr0Y7d6Sy
— SPACE.com (@SPACEdotcom) August 11, 2025
天然「宇宙放大鏡」助探索
「宇宙葡萄」星系的觀測得益於前景星系團RXCJ0600-2007的重力透鏡效應,猶如宇宙中的天然放大鏡,放大了遙遠星系的光芒,使得天文學家可用超高解析度望遠鏡長時間觀察這個星系。這一觀測展示了20至30光年尺度的細節,讓研究團隊得以洞察早期星系內部複雜的恆星形成活動。
提示早期宇宙結構更加豐富
研究團隊指出,「宇宙葡萄」所展示的星系結構並非罕見或極端案例,而是過去由於設備限制,以往只能辨識光滑星形,未能察覺其內部可能存在多數子結構。此發現強調年輕宇宙中星系的演化過程更加錯綜複雜,恒星形成或反饋機制的理論模型必須加以調整,以符合真實宇宙的多樣性。
天然「宇宙放大鏡」助揭古老星系「宇宙葡萄」真面目, 挑戰傳統星系形成理論。圖片來源:NSF/AUI/NSF NRAO/B.Saxton
新發現豐富了對宇宙演化的認識
隨著類似韋伯太空望遠鏡與ALMA等前沿望遠鏡的進一步觀測,科學家期望更多揭露早期宇宙中星系內部結構詳情,瞭解恆星形成的動態機制及星系演化路徑。此次「宇宙葡萄」的發現,不僅豐富了對宇宙演化的認識,更為續寫星系形成史提供了關鍵線索。
上述研究成果已發表於《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊,為天文界揭開早期宇宙的新篇章。