天文學家利用哈伯太空望遠鏡偶然發現了一個罕見而令人驚訝的現象：一個距離地球數十億光年的遙遠旋渦星系，它形成於人們先前認為旋渦星係不存在的時期。研究人員表示，這是一項驚人的發現——部分原因是它對現有的星系形成理論提出了質疑。
了解星系演化是確定宇宙早期歷史和未來命運的核心環節。天文學家希望了解是什麼物理機制促使大量恆星聚集形成星系，以及是什麼機制導致這些星系組織成星系團。早期星系的遙遠遺跡有助於鞏固其中一些理論，但這個名為BX442的星系卻很奇特。
大多數古老星系——指的是距離我們非常遙遠、光線在數十億年前宇宙早期就已離開的星系——都是團塊狀、不規則的球狀結構，而不是美麗的對稱螺旋狀或橢圓狀結構。這是因為它們運動速度太快，反而更容易形成團塊狀結構。
「絕大多數古老星系看起來都像火車脫軌事故現場，」加州大學洛杉磯分校物理與天文學副教授、這項新研究的合著者愛麗絲·沙普利在一份聲明中說。 “我們首先想到的是，為什麼這個星係如此不同，如此美麗？”
沙普利和他的同事在利用哈伯望遠鏡對大約300個遙遠星系進行巡天觀測時發現了它。出於好奇，他們前往凱克天文台，用一台特殊的光譜儀對其進行了觀測。這台儀器使他們能夠觀測星系內部及周圍的數千個區域，最終證實它確實是一個獨立的旋轉螺旋星系。
這是一項關鍵的發現，因為其他所謂的早期旋渦星係可能只是鏡頭造成的錯覺，實際上可能是多個星系合併而成，或者只是恰好從我們的視角排列成一條直線。 「當我們拍攝這個星系的光譜影像時，我們發現這些旋臂確實屬於這個星系，」沙普利說。 “這不是錯覺。我們感到非常震驚。”
為何如此驚訝？畢竟，這些「宏偉藍圖」般的螺旋星系在我們所在的宇宙區域很常見——銀河係就是其中之一，仙女座星係也是。答案在於，早期星系的結構幾乎都不同，這使得這顆星系顯得格外特殊。在哈伯巡天觀測的306個星系中，每個星系距離我們大致相同，而這顆星係是唯一擁有螺旋結構的。
它非常龐大且厚實，這或許與它的螺旋結構有關。也可能是與另一個星系碰撞的結果，那個星系位於頁面頂部圖片的左上角。這或許可以解釋這個星系的形成：只需要適當的條件，並且在適當的時機被觀測到。
「一個星係不僅必須足夠大才能穩定形成一個延伸的圓盤，而且這個圓盤還必須受到一個合併衛星星系的擾動，該衛星星系必須足夠大且方向正確，才能激發一個可觀測的宏偉螺旋圖案，」沙普利和她的合作者寫道。
描述這項新發現的論文本週發表在《自然》雜誌上。
