詹姆斯·韦伯望远镜在早期宇宙中发现了一颗巨大的红土豆
星系MQN01 J004131.9-493704“红土豆”，z=3.25，及其周围冷却的Lyα气体库。图片来源：uux.cn/arXiv（2026年）。DOI： 10.48550/arxiv.2601.20473
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：在早期宇宙拥挤错综复杂的建筑中，有些地方注定要因创造而喧嚣。气体流入，恒星点燃，星系快速明亮地生长。这就是为什么发现一种平静且奇异寂静的物体让天文学家措手不及。
利用詹姆斯·韦伯太空望远镜，一支国际研究团队深入凝视一个遥远的宇宙网节点，偶然发现了一个似乎极其格格不入的星系。它巨大、红色且出乎意料地安静，坐落在一个富含星系生长所需燃料的环境中。它没有像在爆发新星，反而似乎在休息。团队给它起了个既反映了形状又奇特的昵称：红土豆。
这一发现发表于1月28日发布在arXiv预印本服务器上的一篇研究论文中，讲述的故事不是爆炸性增长，而是克制、中断和宇宙影响。
宇宙之网汇聚其线索的地方
故事从一个名为MQN01的结构开始，这是宇宙网中一个以约3.25红移观测到的高密度节点。这些节点是气体和物质丝状体汇聚的交汇点，形成了星系形成的肥沃土壤。在早期宇宙中，这些地方通常充满了冷气体和分子气体，而这些气体正是恒星诞生的原材料。
天文学家长期以来认为，在这些环境中生长的星系在形成恒星方面应当非常高效。气体流入，重力将其拉扯，恒星苗圃点亮。这一预期使MQN01成为一个有吸引力的观测目标。
由米兰大学的王伟晨领导的研究团队，利用JWST的近红外相机（NIRCam）和近红外光谱仪（NIRSpec）对这一富含气体的区域进行了详细调查。他们发现的并非理论所预测的那样。
在所有可用燃料中，他们发现了一个看起来老旧、红色且大部分已完成恒星形成的星系。
遇见被称为红土豆的星系
该星系正式编号为MQN01 J004131.9-493704，因其颜色和形状立刻引人注目。它的出现促使球队给它取了一个令人难忘的名字：红土豆。
测量显示，这绝非隐藏在阴影中的小物体。红土豆拥有1100亿太阳质量的恒星质量，即使在银河系标准中也算是重量级。其半光半径约3260光年，表明其相当一部分恒星集中在相对紧凑的空间中。
尽管星系规模庞大，但几乎没有持续恒星诞生的迹象。它被归类为静止星系，天文学家用这个术语来形容那些大部分已经停止形成新恒星的星系。在这个早期宇宙时期、在这种特定环境中发现这样一个星系，使得这一发现格外引人注目。
研究人员强调，这并非理论或统计推测。红土豆通过JWST观测得到了光谱学确认，几乎没有任何疑问。
一个被燃料包围却饥渴的银河
红土豆最令人费解的方面之一是它与气体的关系。该星系位于一个大型冷星系周介质储层的中心，该气体介质通常为星系提供能量并维持恒星形成。然而红土豆似乎无法，或者不愿意利用它。
团队计算出星系的分子气体质量不足70亿太阳质量，导致分子气体分数小于0.06。对于如此质量的星系来说，这个数量异常低，尤其是嵌入在宇宙网中富含气体的节点中。
更多的观察加深了谜团。研究人员未检测到一氧化碳和钠D线，这两者都是分子气体和中性气体的指标。也没有气体外流的证据，表明银河系也没有积极排出物质。
在运动方面，红土豆的表现更像是色散主导的系统，意味着其气体的运动更多由随机运动控制，而非有序旋转。这一运动学特征暗示了内部或外部过程搅动了气体，但未将其组织成形成恒星盘。
巨大天体中星辰形成的低语
即使是静止的星系也很少完全寂静，红土豆也不例外。团队测量到每年4.0个太阳质量的恒星形成速率。虽然这听起来很有建设性，但背景改变了一切。
对于像红土豆这样巨大的星系，且在宇宙中如此早期，这一速率极低。研究人员发现，它至少比形成恒星主序星低一个德克斯，主序星是描述某一质量星系通常活跃形成恒星的基准关系。
这意味着红土豆形成恒星的速度不到预期的十分之一。而且它正处于庞大的天然气供应中心。似乎有什么东西阻碍了周围介质与星系之间的流动。
隐形光环中的湍流
当团队更仔细地观察星系内部运动时，发现了这种阻塞的线索。红土豆星的速度散布达到268公里/秒，表明能量异常高能。如此高的扩散表明星系及其周围的气体具有高度湍流。
这种湍流似乎并非仅源自星系内部。对Lyα和Hα线线剖面的观察表明，周围星系介质中气体速度扩散升高，暗示晕本身处于躁动状态。
湍流气体很难稳定下来。它没有顺畅地流入星系并冷却成恒星，而是保持躁动、悬浮且效率低下。对红土豆来说，这种动荡可能是理解其安静本质的关键。
一架改变星系命运的喷气机
最引人注目的部分来自深度X射线数据。这些观测显示红土豆附近有一股延伸的X射线喷流。喷流似乎并非来自星系本身，而是来自邻近的明亮X射线活跃星系核。
研究人员表示，这股喷流很可能与红土豆的环星系介质相互作用。这种相互作用被称为喷气模式反馈，即高能喷流向周围气体注入能量，增加其湍流，阻止其冷却和吸积。
团队认为，这种喷气驱动的湍流实际上切断了红土豆的天然气供应。尽管燃料环绕其周围，星系仍无法高效地吸引它以维持恒星形成。结果是一个比预期更早沉寂的巨大星系。
正如作者总结的，环银河介质中湍流的增加很可能减少了气体向星系的吸积，深刻地塑造了其演化进程。
为什么红土豆在年轻宇宙中很重要
红土豆不仅仅是一个带有俏皮名字的宇宙奇观。它挑战了关于星系如何生长的简单观念。这里有一个巨大的、静止的星系，存在于一个条件似乎非常适合快速恒星形成的地方。它的存在表明，仅靠环境并不能决定星系的命运。
这一发现凸显了外部反馈的强大作用，表明邻近星系的活动可以极大地改变另一个星系的演化。一束甚至不来自红土豆本身的X射线喷流，可能足以阻止其生长。
这一发现也展示了詹姆斯·韦伯太空望远镜的独特威力。如果没有它以高灵敏度和高精度探测红外宇宙的能力，这样一个微妙且出人意料的天体可能会被忽视。
最重要的是，《红土豆》提醒天文学家，早期宇宙并非均匀混沌或均匀的生产力。即使在年轻时期，宇宙中也存在由无形力量和远方邻居塑造的宁静之地。理解这些星系如何以及为何形成，将有助于研究人员拼凑出宇宙如何构建其庞大多样星系群的完整故事。
在红土豆的静谧陪伴下，天文学家们在这个故事中找到了新的声音，这种声音不是通过明亮，而是通过沉默来发声。
研究详情
Weichen Wang 等，《z~3 气体富集宇宙网节点中的静止星系》，arXiv（2026）。DOI： 10.48550/arxiv.2601.20473
