想象一下，有这样一个星系：它的中心有一根由恒星组成的棒状结构，旋臂从中央向外辐射开来，整体形态与我们所处的银河系颇为相似。

然而令人震惊的是，这个星系已经存在了超过117亿年，也就是说，它形成于宇宙仅有目前年龄15%的时期。

这样的星系究竟是如何形成的？它又是怎样在早期宇宙中演化的？

要知道，那个时代的绝大多数星系都处于混乱无序的状态。

这一发现又能告诉我们关于宇宙历史和多样性的哪些信息？带着这些问题，接下来将围绕一个在早期宇宙中被发现的棒旋星系展开介绍，它的名字叫Ceers 2112。

这个星系由一支国际天文学家团队借助詹姆斯·韦布空间望远镜发现，其存在对当前的星系形成与演化理论构成了挑战。Ceers 2112的发现于2023年11月正式对外公布。

研究团队由西班牙国家研究委员会博士后研究员卢卡·科斯坦丁博士领衔，他隶属于西班牙天体生物学中心。

团队利用詹姆斯·韦布空间望远镜观测了一片被称为"宇宙演化早期释放科学巡天"（简称CEERS）的天区。这项巡天是一个更大科研项目的组成部分，目的是研究宇宙中最初形成的恒星和星系。韦布望远镜的设计初衷正是探测红外光——这类光通常由极冷、极远或极古老的天体发出。

事实上，在此之前韦布望远镜就曾多次带来令人费解的画面。

2022年，它曾捕捉到13亿光年外的一组星系，那些星系竟然长得一模一样，从亮度到质量再到体积，都几乎分毫不差，以至于有些科学家一度猜测，宇宙或许真的是虚拟的，人们终于发现了宇宙运行中的BUG。

然而事实并非如此，因为那一组星系中的绝大多数其实是虚像，真正具备实体的只有三个星系而已。

之所以出现所谓"星系分身"，是因为它们与地球之间存在一个更庞大的天体系统，强大的引力扭曲了光线，本该看到的三个星系，就被折射成了一大组几乎完全相同的影像。

这种现象在天文学中被称为引力透镜效应，是爱因斯坦广义相对论所预言的时空弯曲最直观的证据之一。

正是在这样一次次令人惊叹又出乎意料的观测中，韦布望远镜不断刷新着人类对宇宙的认知。

而在它观测到的CEERS天区数千个星系中，有一个格外与众不同。它的红移值为3，这意味着它的年龄超过117亿年，形成时宇宙仅达到今天年龄的15%。

而更令人惊奇的，是它的形态与结构：这是一个棒旋星系，中心具有由恒星构成的棒，并伴有向外延伸的旋臂。这在早期宇宙中极为罕见，也出乎意料，因为那个时期的绝大多数星系都是混乱无规则的，看不出清晰的特征或图案。

这个星系被命名为Ceers 2112，取自它在CEERS天区中的位置。研究团队将成果发表在《自然·天文学》期刊上，并将Ceers 2112描述为迄今观测到的最遥远的棒旋星系。

团队还测算了它的若干物理属性，包括尺寸、质量以及恒星形成速率。

结果显示，这个星系的直径约为3万光年，大约是银河系的五分之一；其质量约为太阳的100亿倍，大约是银河系质量的百分之一；恒星形成速率约为每年20个太阳质量，比银河系目前的水平要高出许多倍。这些数据勾勒出的是一个虽然体量偏小，却极为活跃、极为"早熟"的星系。

按照主流的星系形成与演化理论，早期宇宙中的星系普遍处于一种混乱无序的状态。

它们大多形状扭曲、结构松散，经常与周围的其他星系发生剧烈的碰撞与合并，恒星形成过程也伴随着大量超新星爆发，扰动着星系内部的气体分布。要形成像银河系这样结构规整、拥有中央恒星棒和优美旋臂的盘状星系，通常被认为需要经过数十亿年缓慢的动力学演化。

也正因如此，天文学家一度认为，棒旋星系应当只在宇宙年龄相对成熟之后才会大量出现。然而，这个特殊的星系似乎打破了上述预期。

它的存在表明，早期宇宙中就可能有类似银河系的星系出现，其时间远早于此前的推测。它不仅是一个棒旋星系，而且形态非常规整、对称，具有一根清晰可辨的棒和两条突出的旋臂。

它还拥有较高的气体占比，意味着可用于恒星形成的原料十分丰富；同时它的金属丰度较低，也就是比氢和氦更重的元素含量偏少。

这些特征表明，它是一个非常年轻、原始的星系，未曾经历过太多与其他星系的合并或相互作用，也未受到太多来自恒星形成或超新星爆发的反馈影响。换言之，它似乎是在相对孤立的状态下形成并演化的，没有受到明显的外部或内部扰动。

但这怎么可能？这个星系又是如何在没有复杂过程和延迟的情况下，如此迅速而平顺地形成和演化的？在早期宇宙中，像这样的星系究竟有多普遍？

这些悬而未决的问题，正是这一发现所提出的开放议题和未来研究方向。

天文学家们意识到，或许在宇宙诞生后不到20亿年的时间里，就已经存在着一批"提前成熟"的盘状星系，它们的存在意味着现有的星系演化模型或许需要被重新审视和修正。

Ceers 2112的发现，不仅是相关天文学家的重要成就，也是人类认识宇宙历史与多样性的一份宝贵贡献。通过在早期宇宙中发现这样一个星系，人们得以更多地了解银河系这类星系的起源与演化，以及它们与不同时代、不同区域其他星系之间的联系。

人们也由此发现了塑造和改变宇宙的全新过程与出乎意料的现象，这些发现在挑战既有理论和模型的同时，也丰富了它们的内涵。这一切也印证了詹姆斯·韦布空间望远镜的强大能力和巨大潜力。

回过头再看那些曾一度被误认为是"宇宙BUG"的孪生星系，答案其实并不是宇宙出了故障，而是引力在遥远的时空中导演了一场精妙的光学戏法。

三个真实存在的星系，被前方庞大天体系统的引力场拉扯、弯折，最终在人类的镜头中投射出多份几乎完全一致的影像，让观测者一度以为看见了宇宙的复制粘贴。

而Ceers 2112则从另一个方向提醒着人们：宇宙并没有BUG，只是它比人们想象的更早熟、更精致，也更擅长在诞生之初就孕育出秩序井然的结构。

无论是引力透镜下的"星系分身"，还是117亿年前就已成形的棒旋星系，都在告诉观察者，人类目前所掌握的宇宙演化图景，还只是一幅未完成的草稿。

每当韦布望远镜将新的图像传回地球，既有的理论就会被重新审视一次，那些以为已经写好的宇宙故事，也会被悄悄地改写一页。

这或许正是探索宇宙最迷人的地方——每一次以为找到答案的瞬间，都是新问题真正开始的时刻。

编辑：陈方

一审：李慧

二审：汤世明

三审：王超