英国杜伦大学天文学家团队通过分析詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的观测数据，在宇宙演化研究领域取得突破性进展——他们首次捕捉到宇宙大爆炸后约45亿年时，一个遥远星系中心已形成致密旋转核盘结构的直接证据。这一发现表明，星系内部复杂结构的形成时间远早于此前认知，相关成果已发表于《皇家天文学会月报》。
研究聚焦于编号为CEERS-4031的星系，其光线历经90多亿年传播抵达地球，使天文学家得以窥见宇宙早期阶段的星系形态。团队发现，该星系在红移约1.5时期已具备明显的核盘结构——这种由恒星组成的高密度旋转盘状结构，通常存在于现代成熟星系的中心区域。此前，类似结构仅在距离地球较近、演化时间更长的星系中被观测到，此次发现将相关结构的形成时间大幅提前。
核盘的形成与星系内部的恒星棒状结构密切相关。研究显示，CEERS-4031星系中的棒状结构长度达5.33千秒差距（kpc），其中心核盘半径约为1千秒差距，规模与附近宇宙中的核盘相近。这种长条状恒星集合体通过重新分配星系角动量，推动气体和恒星向中心汇聚，从而触发恒星形成并塑造新结构。团队观察到，该区域存在大量年轻恒星，且持续呈现恒星诞生迹象，这与棒状结构驱动气体向中心运动的演化模型高度吻合。
项目负责人佐伊·勒孔特（Zoe A. Le Conte）指出，这一发现为理解恒星棒在早期宇宙中的作用提供了关键证据。尽管此前研究已推测恒星棒可能在大爆炸后数十亿年内形成，但缺乏其直接参与星系内部结构演化的观测支持。此次观测首次证实，在宇宙年龄仅约当前三分之一时，棒状结构已具备重塑星系形态的能力。
该成果对解释超大质量黑洞的成长机制亦具有重要意义。许多星系中心存在质量可达太阳数百万至数十亿倍的超大质量黑洞，而核盘被认为能够储存并输送气体，为黑洞活动提供物质基础。通过研究早期核盘的形成过程，科学家或能揭示宇宙高活动时期黑洞快速增长的奥秘。
此次突破得益于JWST卓越的红外观测能力。自2022年投入科学运行以来，该望远镜凭借其高灵敏度和空间分辨率，持续推动天文学家对早期宇宙星系形成、恒星诞生及黑洞演化等问题的研究。研究团队计划通过后续观测，进一步分析CEERS-4031星系内部恒星与气体的运动特征，量化恒星棒向中心输送物质的效率，并探索此类结构在宇宙不同演化阶段的普遍性。
