一个“宇宙葡萄”星系团正在挑战当前关于宇宙最早的数亿年间星系如何形成的理论模型。通过结合阿塔卡马毫米/亚毫米波阵列（ALMA）和詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的观测数据，天文学家们现在以前所未有的视角看到了在大爆炸后仅 9 亿年形成的一个单一旋转盘内的约 15 个庞大的“恒星形成团块”。
“早期星系通过暗物质和气体的聚集形成，演化成由合并和反馈驱动的动态炽热、混乱的结构，”国际研究团队在其 8 月 7 日发表于《自然·天文学》的 Nature Astronomy 研究中解释道。“相比之下，在大爆炸后仅 14 亿年，我们在巨大星系中观察到了极其平滑的旋转盘，这意味着动力学演化速度很快。”
要理解这种宇宙演化是如何发生的，就需要能够研究年轻星系——而这在过去由于观测工具的灵敏度和空间分辨率的限制而变得困难。即使有了哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）的开创性能力，“宇宙葡萄”星系也只显示为一个平滑的、单一的盘状结构。利用 JWST 和 ALMA 等更新、更先进的项目，天文学家们借助一个宇宙邻居的帮助，得以重新聚焦于这个神秘目标。
根据美国国家射电天文台（National Radio Astronomy Observatory）的 研究公告，“宇宙葡萄”结构“恰好通过引力透镜效应被一个前景星系团完美地放大了”。这次机会使研究人员能够将 100 多个小时的优质望远镜时间投入到这个个体系统上，使其成为早期宇宙中分析最详尽的星系之一。
与哈勃望远镜图像中看到的单个盘状结构不同，JWST 和 ALMA 具有指数级更高的分辨率，展现了完全不同的景象——一个旋转的星系，里面塞满了巨大的、块状的恒星形成区，如同葡萄园里的果实。这一发现也是天文学家们首次成功地将早期星系内部的较小结构与其更大、更整体的旋转联系起来。数据如此详细，以至于他们甚至实现了 10 帕塞克（parsecs），或约 30 光年的空间分辨率。
特别引人注目的是，“宇宙葡萄”星系并非特例或极端例子，符合天文学家对星系演化的理解。相反，它在恒星形成、质量、化学成分和大小等属性上，都处于星系标准主序带上。这表明，该时期先前被记录为平滑的许多星系，可能更类似于 JWST 和 ALMA 所见的块状、动态结构。
“由于现有的模拟无法在早期旋转星系中复制如此多的团块，这一发现引发了关于星系如何形成和演化的关键问题，”美国国家射电天文台的公告解释道。“这表明我们对年轻星系中反馈过程和结构形成的理解可能需要重大修正。”
