JWST发现了一个130亿年历史的星系，可能保存了宇宙首批恒星的迹象
LAP1-B的NIRCam图像和NIRSpec光谱。图片来源：自然（2026）。DOI：10.1038/s41586-026-10374-1
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻（穆罕默德·图欣）：科学家们利用詹姆斯·韦伯太空望远镜识别出一个名为LAP1-B的微弱星系，约在130亿年前存在，距大爆炸仅8亿年。该星系化学质素极为原始，气体显示极低氧气含量及其他迹象，可能暗示宇宙首批恒星的影响。
早期宇宙以研究困难著称——这并非因为科学家缺乏好奇心，而是因为其中最重要的天体极其微弱且遥远。如今，一项新发现为宇宙历史曙光前夕形成的星系提供了一个异常直接的视角。
在发表在《自然》杂志上的一项研究中，研究人员报告了对一个名为LAP1-B的微弱星系的观测，该星系约在130亿年前被捕捉到。这些发现表明，该星系可能保存着与最早恒星世代相关的化学线索，为我们提供了对宇宙星系最早构建阶段的罕见一瞥。
宇宙时间初期出现的星系
天文学家长期以来一直在寻找那些始于宇宙中第一批恒星开始点亮时代的星系。这些天体难以探测，因为它们的光已经传播了数十亿年，且到达地球时极其微弱。
这正是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）设计时要克服的挑战。该天文台于2021年发射，具备在早期星系形成时期观测遥远宇宙所需的灵敏度。
这项新研究的团队由日本金泽大学的天文学家中岛公彦领导，他们将JWST聚焦于深宇宙的一个区域，识别出LAP1-B——一个在宇宙仅有8亿年历史时观测到的微弱星系。
在他们的论文中，研究人员将银河系描述为一种宇宙的前兆——他们称之为“正在形成的化石”。他们认为，这可能代表了天文学家今天观测到的更近距离古代超微弱矮星系的早期版本。
一个天然的“放大镜”使LAP1-B变得可见
在正常情况下，LAP1-B甚至对JWST来说也很可能隐形。
使其可探测的是引力透镜效应，即地球与目标之间的一大团星系弯曲并放大其背后的远处光线。在这种情况下，透镜效应使LAP1-B的亮度提升了约100倍，有效地将前景星系团变成了强大的宇宙放大镜。
这种放大让研究人员不仅能探测星系，还能详细研究其光。
银河系的大部分光芒来自气体，而非恒星
当研究人员检查LAP1-B的亮度时，他们发现了一个意想不到的事实：大部分光线并非直接来自恒星。
相反，银河系的光芒被明亮的气体云所主导。这些云在被激活时会发光，而这些光线带有气体中元素的宝贵指纹。
为解码该光，团队将星系光谱分为一个光谱，研究其发射线，揭示了产生发光材料的化学成分。
分析很快揭示LAP1-B非同寻常。
这是有史以来化学结构最原始的星系之一
发射线显示LAP1-B几乎不含重元素——如氧，这些物质是在恒星演化和爆炸的宇宙历史后期形成的。
团队测量了该星系的氧气丰度，发现其含量约为太阳的240倍，使LAP1-B成为迄今为止化学最原始的恒星形成星系之一。
这很重要，因为重元素会随着时间积累。几乎没有恒星形成的星系表明环境几乎没有发生过此前的恒星形成，这使得它成为研究宇宙在第一批恒星刚刚开始塑造宇宙时的强大候选。
辐射特征暗示了恒星最早的一代
团队还探测到了银河系发射线中强烈的电离辐射证据。
电离辐射的威力足以剥离原子中的电子，天文学家预计它在以最早恒星为主导的环境中尤为强大。这些最初的恒星与今天大多数恒星有根本不同，因为它们由几乎不含重元素的气体形成。
LAP1-B电离信号的强度与科学家对经历极早期恒星形成星系的预期一致。
一个与首次恒星爆炸预测相符的化学比值
也许最引人入胜的线索来自银河系的化学反应。
研究人员测量到了异常高的碳氧比，这是一种特定的化学模式，与宇宙历史上最早恒星爆炸的预测相符。
团队表示，这一升高的比例类似于理论上期待的第三族群恒星——被认为是宇宙中最早形成的恒星。这些恒星将成为最早能够锻造更重元素并通过爆炸性死亡传播到周围太空的源头。
如今最为人熟知的恒星属于后期的一类，称为第一族群，这种恒星是在多代恒星演化后形成的，已经为宇宙带来了重元素。
LAP1-B的化学反应表明，它可能保存了最早富集过程的痕迹，可能为迄今为止大多仍处于理论阶段的现象提供观测支持。
暗物质似乎将这个微小的星系维系在一起
研究人员不仅分析了银河系的成分，还研究了其气体的流动方式。
通过测量气体的运动和速度，团队得出结论：LAP1-B似乎被大量暗物质引力束缚，暗物质是一种不发光但产生引力的无形物质。
这一结果表明LAP1-B不仅仅是一团松散的气体和恒星云，而是一个由大量暗物质组成部分维系在一起的结构星系——这是理解早期星系如何形成和存活的重要细节。
这是星系形成过程中的罕见快照
综合来看，这些发现表明LAP1-B不仅仅是另一个遥远的星系。它可能代表宇宙历史的一个过渡阶段，当时第一批恒星开始将宇宙从简单的氢氦环境转变为富含重元素的环境。
团队将这一发现描述为对早期星系生长的罕见观察，指出他们的观测直接揭示了星系形成的起始过程。
换句话说，LAP1-B可能向天文学家展示了星系在接近起点时的样貌。
为什么这很重要
LAP1-B为科学家提供了一个宝贵的机会，研究一个似乎在宇宙变得化学复杂之前形成的星系。其氧气含量是太阳的240倍，存在强烈的电离辐射证据，以及较高的碳氧比，可能保存了与宇宙最早恒星相关的化学特征。
由于第一批恒星几乎无法直接观测，像LAP1-B这样的星系可能是理解最初恒星世代如何塑造后续一切的最佳途径之一。这一发现进一步强化了JWST不仅能揭示遥远星系，还能发现仍带有宇宙初光指纹的早期环境的观点。
研究详情
中岛公彦等，《一个极微弱、化学原始的星系，形成于再电离时代》，《自然》（2026年）。DOI：10.1038/s41586-026-10374-1
Alexander Ji，《在遥远超微弱星系中首次发现恒星的遗迹》，Nature（2026）。DOI：10.1038/d41586-026-01151-1
