“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。”这是中国古人对“宇宙”朴素的认知。每每人类仰望星空，总是忍不住对广袤的宇宙满怀遐想和好奇：它如何诞生？年龄是多少？

提起宇宙的起源，传播范围最广的大概是宇宙大爆炸理论。该理论认为，宇宙诞生于约100多亿年前。从一个极小的致密“火球”不断膨胀并慢慢冷却，渐渐地恒星、星系等得以形成。

近日，美国麻省理工学院的科学家通过詹姆斯·韦布空间望远镜，对2023年发现的MoM-z14星系展开深度观测。最新研究确认，这个星系诞生于宇宙大爆炸后仅2.8亿年的“襁褓时期”，刷新了宇宙最古老星系的“高龄”纪录。

这个发现有多震撼？对天文探索意味着什么？对宇宙大爆炸理论有什么影响？是否需要修改教科书？为了揭开其中的天文奥秘，近日，华商报大风新闻记者专访了西安交通大学物理学院教授、博士生导师，西安交通大学西北天文学研究中心负责人左兆宇。

据英国《新科学家》杂志网站近日报道，美国麻省理工学院科学家通过詹姆斯·韦布空间望远镜，对2023年发现的MoM-z14星系展开深度观测。最新研究确认，这个星系诞生于宇宙大爆炸后仅2.8亿年的“襁褓时期”，刷新了宇宙最古老星系的“高龄”纪录。这项突破性发现为人类打开了一扇观测宇宙“婴儿期”的窗口。

自2021年升空以来，韦布望远镜不断刷新人类观测最遥远星系的纪录。该望远镜先通过光度测量法锁定目标，再运用光谱分析技术将星光分解为色谱，从而精确测定与地球之间的距离。借助这套“组合拳”，研究团队最终确认MoM-z14诞生于宇宙2.8亿岁时，比此前纪录保持者还要“年长”1000万岁。

令人惊叹的是，这个“宇宙元老”虽然诞生极早，却已展现出惊人的成熟度：其质量与银河系的“小邻居”大麦哲伦星云相当。光谱中检测到的氮、碳、氧等元素更暗示，星系内部可能已孕育过多代恒星，上演过数轮“星生星灭”的宇宙史诗。

这项发现证实了早期宇宙确实存在这类异常明亮的星系，而韦布望远镜持续发现远古明亮星系群表明，宇宙大爆炸后形成的星系数量，可能比原有理论预测高出至少百倍。

【专家简介】

左兆宇，西安交通大学物理学院教授，博士生导师，西安交通大学西北天文学研究中心负责人。曾在美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）和麻省大学留学访问，主要从事天文学相关的教学和科研工作。主要研究方向为恒星物理和高能天体物理，包括变星、双星、致密天体及其相关高能物理现象等。主持国家级科研项目多项。

【专家问答】

科学界普遍认为宇宙年龄约为138亿年

华商报：宇宙年龄多大？天体都有哪些？它们之间是什么关系？

左兆宇：基于宇宙热大爆炸理论及微波背景辐射等观测数据推算，目前科学界普遍认为宇宙年龄约为138亿年。　　 天体有很多，如：

行星/卫星（如地球/月球）：绕恒星/行星运转的“小天体”，生命的可能载体。

星云：星际气体尘埃云，恒星诞生的“产房”（如猎户座星云）。

恒星（如太阳）：核聚变发光的“宇宙灯泡”，星系的组成单元之一。

星系（如银河系）：千亿恒星+星云+暗物质的引力系统，宇宙的“城市”。

星系团（如室女座星系团）：星系的“城市群”，引力维系的巨型结构。

它们之间的关系是这样的：天体通过引力逐级组装——恒星组成星系，星系聚成星系团，暗物质提供“脚手架”。早期宇宙的氢氦气体在暗物质晕中坍缩，催生恒星和星系。

相当于在“婴儿宇宙”中发现了“大学生”

华商报：最近科学家宣布发现了迄今最古老的星系MoM-z14，它诞生于宇宙大爆炸后仅2.8亿年。这个发现有多震撼？对天文探索意味着什么？

左兆宇：首先是时间颠覆，如果MoM-z14形成于宇宙大爆炸后仅2.8亿年，其质量（与大麦哲伦星云相当）和化学丰度（氮、碳、氧元素）远超预期，表明早期宇宙存在“成熟”星系，颠覆了“早期宇宙仅有小型原初星系”的假设。第二是化学丰度“成熟”，光谱含氮、碳等重元素，暗示已历经多代恒星死亡（超新星爆发），相当于在“婴儿宇宙”中发现了“大学生”。

对于天文探索，修正了相关理论，传统模型预测z>14星系密度比观测少100倍，MoM-z14倒逼对暗物质作用机制、星系快速形成途径的研究。另外，首次直接观测到宇宙再电离初期的星系，为研究暗物质、早期化学丰度演化提供“活化石”。

韦布望远镜证明人类具备探测“宇宙童年”的能力，未来或将批量发现类似天体，这属于技术方面的里程碑。　

“时间滤镜”能捕捉135亿年前的光　　 

华商报：韦布望远镜是如何“看到”这么古老的星系的？它和哈勃望远镜有什么不同？　　 

左兆宇：韦布望远镜的工作原理是，宇宙膨胀使MoM-z14的光从紫外红移到红外波段，韦布的红外镜头如同“时间滤镜”，捕捉135亿年前的光。灵敏度方面是革命式的变化，主镜为6.5米（哈勃2.4米），集光能力更强，可探测更暗弱天体。　　 

与哈勃望远镜对比，波段方面，哈勃望远镜是可见光+近紫外，韦布望远镜是红外；目标方面，哈勃望远镜是宇宙“青春期”（z<10），韦布望远镜是宇宙“婴儿期”（z>10）；通俗类比的话，哈勃望远镜像“可见光相机”，拍清楚宇宙的“彩色青春”；韦布像“红外夜视仪”，穿透尘埃迷雾，抓拍宇宙的“婴儿照”。　　

如果早期宇宙是“幼儿园”，MoM-z14就是“跳级生”

华商报：MoM-z14的质量和银河系的“小邻居”大麦哲伦星云相当，但宇宙当时才2.8亿岁，它怎么长得这么快？　　 

左兆宇：按ΛCDM模型，早期宇宙物质密度波动需数十亿年才能形成大质量星系，而MoM-z14在2.8亿年内达到银河系近邻星系规模，被喻为“幼儿园里的大学生”。　　 

可能的“加速密码”包括：暗物质“快车道”，早期暗物质晕坍缩更快，MoM-z14可能诞生于高质量暗物质晕，快速吸积气体（类似“吃得多的婴儿”）；恒星“爆发式生长”，光谱显示氮线极强（NIV），暗示5百万年内恒星形成率飙升10倍，类似“宇宙烟花”瞬间点亮；超大质量恒星“加速器”，可能包含103-104太阳质量的恒星，其快速死亡（超新星/直接坍缩黑洞）加速重元素富集，缩短星系成熟时间（相当于“早熟的天才”）。　　 

打个比方，如果早期宇宙是“幼儿园”，MoM-z14是“跳级生”——暗物质提供“奶粉”，爆发式恒星形成跳过“爬行期”，直接进入“青春期”。　　

对宇宙大爆炸理论是局部修正　　

 华商报：科学家怎么确定这个星系真的那么古老？光谱分析是什么“黑科技”？　　 

左兆宇：光谱分析通过分解天体辐射在不同波长的分布，识别其中的元素吸收线和发射线。例如，Ly-man-α断裂（由中性氢造成）常用于确认高红移星系的存在，氮线等重元素发射线则反映出星系内多代恒星核合成和化学演化的历史。由于宇宙膨胀，这些特征光谱线都会整体向更长波长移动，通过比较这些发射线和断裂的观测波长与本征波长，可以精确测量红移z。红移z越大，表示观测到的光来自宇宙更早期，通过宇宙学模型可以将z与宇宙年龄对应起来。此次观测中，韦布空间望远镜的NIRSpec光谱仪检测到CIV、NIV等紫外发射线和清晰的Lyman-α断裂，从而精确确定MoM-z14的红移为z=14.44，推算出该星系形成于宇宙仅约2.8亿年时。光谱数据就像“宇宙身份证”，不仅揭示星系的“出生日期”，还记录其演化进程和物理特性。　　 

华商报：这个发现对宇宙大爆炸理论有什么影响？是否需要修改教科书？　　 

左兆宇教授：可以说，对宇宙大爆炸理论是局部修正，传统ΛCDM模型需加入“高恒星形成效率”“爆发式增”等机制，但大爆炸核心（宇宙膨胀、微波背景）仍成立，未颠覆框架理论。　　 

若韦布望远镜发现更多（譬如100+）z>14星系，可能改写“星系形成史”，但大爆炸理论仍为基础——这一过程类似于化石学中新发现的恐龙幼崽，促使我们修正对恐龙生长速度的认知，但不会否定恐龙曾经存在这一事实。　

理论上存在“超级文明”可能，但需更多证据　　 

华商报：如果早期宇宙就有这么多成熟星系，外星文明是否可能比人类早几十亿年出现？　　 左兆宇：MoM-z14诞生于宇宙大约2.8亿年，但是否宜居是存在挑战的，早期宇宙高辐射、频繁超新星，液态水难稳定，但MoM-z14的氮、碳丰度表明其具备复杂分子（如DNA、蛋白质）形成的基础条件。需同时满足“岩石行星”“液态水”“磁场保护”等条件，目前仅理论可能。　　

 理论上存在“超级文明”可能，但需更多证据，宇宙的“时间差”提供了想象空间，但生命诞生的复杂性仍是未知数。　　

宇宙的“婴儿照”正被一页页翻开　

华商报：韦布望远镜才刚起步，未来还可能找到更古老的星系吗？　　 

左兆宇：韦布“极端深场”（XDF）计划曝光2000小时，或探测z>15（宇宙2亿岁）的星系，甚至首批“第三星族恒星”团。目前z>14仅3个光谱星系，但photometric候选超百个，NIRSpec后续将批量验证。理论极限可观测z~30（大爆炸后5000万年）的星系，需足够亮，韦布可能可以捕捉到“宇宙第一缕光”的宿主，回答“谁点亮了宇宙”的谜题。

展望未来，韦布的“宇宙考古”才刚开始，MoM-z14是“恐龙化石”，未来或发现“单细胞生命”级别的原始星系，宇宙的“婴儿照”正被一页页翻开。　　 

总结一下，如果把宇宙138亿年的历史看做一天，MoM-z14诞生于这一天的0点12分，那么人类出现的时间就在23时59分56秒。韦布望远镜像一部时光机，让我们不仅看到“婴儿宇宙”的轮廓，更看清它“第一次微笑”的细节。

原文刊登于2025年5月28日《华商报》5版

报道链接：

http://ehsb.hspress.net/shtml/hsb/20250528/vA5.shtml