臺北市立天文科學教育館

在現今宇宙中，多數星系中的恆星皆規律地圍繞星系中心公轉，但在一些質量極大的「死亡星系」中，恆星運動卻呈現高度混亂、缺乏一致旋轉方向的狀態。天文學家將這類系統稱為「慢速旋轉星系（slow rotators）」。依照現有理論，這類星系通常需要歷經長時間的星系合併與動力演化後才會形成，因此在宇宙形成初期應極為罕見。然而韋伯太空望遠鏡近期卻發現一個紅位移值高達z = 3.449的巨大星系XMM-VID1-2075，其光線來自約120億年前，也就是宇宙年齡尚不足20億年之際，而它竟已呈現典型慢速旋轉星系的特徵。

圖說：韋伯望遠鏡運用近紅外線波段影像儀，拍攝存在宇宙形成初期的慢速旋轉星系XMM-VID1-2075影像。影像來源：Forrest et al., doi: 10.1038/s41550-026-02855-0.

依據星系形成理論，早期氣體在重力作用下向中心塌縮時，會攜帶角動量，使新生星系逐漸形成穩定自轉。之後經歷數十億年的星系碰撞與合併，不同方向的旋轉可能彼此抵消，最終形成整體旋轉微弱、但內部恆星運動凌亂的大型星系。因此，目前觀測到的慢速旋轉星系，大多存在於距離較近、演化成熟的大質量星系團環境中。此次發現的XMM-VID1-2075卻在宇宙極早期便已達到這種狀態，顯示某些巨大星系的形成與演化速度，可能遠超過過去預期。

來自加州大學戴維斯分校的研究團隊，先前已利用位於夏威夷的凱克天文臺確認XMM-VID1-2075是宇宙形成初期已知質量最大的星系之一，其恆星數量甚至已達銀河系數倍，同時也幾乎停止形成新恆星。研究團隊隨後透過韋伯望遠鏡進行近紅外線波段觀測，分析該星系內部物質的運動情形，並與另外兩個相同時期的星系進行比較。結果顯示，其中一個星系具有明顯旋轉結構，一個則呈現混亂狀態，而XMM-VID1-2075幾乎沒有整體旋轉，只剩下大量的隨機運動。這種特徵與本地星系團中最巨大的橢圓星系相當類似，但出現在如此早期的宇宙中，仍令研究人員十分震驚。

研究團隊推測，XMM-VID1-2075或許並非經歷多次長期合併才形成慢速旋轉結構，而可能是由兩個旋轉方向幾乎相反的大型星系發生單次劇烈碰撞所致。天文學家分析觀測影像發現，在該星系一側出現額外的亮光區域，暗示可能存在另一個與此星系正在進行交互作用的天體，並對其動力學造成重大影響。這項成果不僅顯示韋伯望遠鏡已能深入研究高紅位移星系內部運動，也意味著宇宙早期巨大星系的形成歷程，可能比現有模型更加快速且複雜。（編輯／蔡承穎）

資料來源：Sci News