詹姆斯·韦伯太空望远镜发现早期星系可能隐藏四倍以上的恒星质量

《自然天文学》于2026年8月18日发表的一项研究发现了光谱证据，表明一些大质量星系包含的微弱、低质量恒星远比基于银河系的估计要多。对于样本中最古老的系统，推算的恒星质量增加了约三到四倍，这可能扩大了可能存在的古老行星系统的数量。

Webb 实际测量的内容

这项研究考察了九个红移约为0.7的星系。我们看到的这些系统是它们大约在六到七十亿年前的样子，那时它们的主要恒星形成时期已经结束。它们并不是在宇宙黎明时期直接观测到的第一个星系。

它们的古老恒星群保留了关于更早期形成的信息。样本中最古老的星系是在红移大于5时形成的，大约在大爆炸后前12亿年内。研究人员将这些最古老的系统描述为JWST在早期宇宙中发现的出乎意料成熟星系的后代。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外光谱仪通过 IMFERNO 计划提供了每个光谱的红端。研究团队通过非常大望远镜的 LEGA-C 调查的光谱，将覆盖范围向蓝端延伸。对合并波长范围的拟合使研究人员能够将恒星质量的特征与年龄和元素丰度的差异分开。

星系的整体光被其最亮的恒星主导。即使低质量恒星数量远超亮星，它们也足够昏暗，在耀眼光芒中消失。因此，天文学家通过初始质量函数来估计隐藏的人口，该函数描述了不同质量的恒星形成的数量。

许多对遥远星系的估计假设一个类似于银河系的分布。程及其同事发现，他们样本中的几颗星系具有更偏向低质量的初始质量函数，这意味着它们包含更大比例的低质量恒星。

对于两个最古老的星系，将分布从类似银河系的分布改为测量到的偏低质量分布，使恒星质量的估计增加了约三到四倍。这一修正还使大多数恒星质量估计与基于星系大小和内部运动的独立测定的平衡质量估计更加一致。

证据或结果	它支持的内容
红移为0.7的九个静止星系的超深光谱。	对局域宇宙之外的古老恒星群进行直接分析。
与微弱低质量恒星相关的吸收特征。	若干被采样星系具有底部富集的恒星分布。
全光谱群体建模。	最古老的两个星系可能拥有比基于银河系估算高出三到四倍的恒星质量。
最古老星系的早期形成历史。	它们的宇宙黎明期前身也可能含有过量的低质量恒星。
未观察到行星或生物特征。	对外星生命的任何暗示仍然是概率性的。

光谱是观测数据。质量修正依赖于恒星群模型，而行星和生命的影响则是进一步的推断。

詹姆斯·韦伯太空望远镜多次在模型预期恒星组装较少的时期发现了大质量、成熟的星系。这项研究并未推翻标准宇宙学模型，但它可能加深观测结果与星系形成模拟之间的分歧。

如果早期大规模星系形成了比假设更多的低质量恒星，模型必须解释这些额外的恒星质量如何如此快速地聚集起来。它们还必须再现异常的出生质量分布，而不仅仅是总亮度。

这一结果目前依赖于一个小且经过刻意挑选的样本。决定性检验是看相同的光谱特征是否出现在更大群体的星系中，以及在更高红移下是否出现。研究团队计划将该方法扩展到更接近第一代恒星的阶段。

对外星生命的科学论证并不是基于一次震撼的观察结果。它源于可能栖息地的数量、行星的频率、可获得的化学元素以及这些环境保持稳定的时间。这项研究可能增加了一些宇宙最古老的大质量星系中的首个数字。

NASA的开普勒任务确定了在银河系中行星的数量多于恒星，并且小型行星很常见。如果古老的星系也包含比之前统计更多的低质量恒星，那么宇宙早期可能提供了比我们人口普查显示的更多的行星系统。研究负责人马里斯卡·克里克在研究公告中指出了这种可能性，同时保持其条件性。

低质量恒星的寿命也可以比类似太阳的恒星长得多。NASA指出，最小的红矮星可以保持活跃超过1000亿年。更多的长寿恒星不仅增加了潜在地点的数量，也延长了行星演化可用的时间。

在德雷克方程，更多的恒星和行星提高了生命可能出现的地点数量。但它们并不能告诉我们生命开始、变得复杂或发展出可探测技术的频率。因此，这一新结果加强了外星生命规模上的论证，而没有提供仍未知的生物概率。

恒星只是第一个必要条件。行星的形成取决于年轻恒星周围的物质和环境。适居性则取决于行星的轨道、大气、地质、辐射暴露情况以及长期气候。

本研究中推断出的微弱恒星并未被单独解析或归类为宿主。天文学家不能在不考虑古代星系不同形成条件和化学历史的情况下，将在附近银河系恒星周围测量到的行星发生率应用于古老星系。

小恒星同样带来了一个严重的制约因素。许多红矮星会产生强烈的耀斑和高能辐射，尤其是在年轻时。NASA 的模型和观测显示，这种活动可能会侵蚀附近行星的大气层。恒星长寿只有在行星能够度过恒星早期的剧烈阶段时才有价值。

这一结果支持了一个潜在生命机会更多的宇宙，而不是一个生命必然存在的宇宙。这一区别处于 the centre of the 费米悖论的核心。每增加一个可能世界的数量，缺乏已确认的外星生命证据就显得越加明显。

高红移光谱是当前的首要任务。测量更接近星系形成时期的恒星分布可以减少从后来的后代推断其前体性质的必要性。

更大的样本将显示大质量老年星系中底重恒星群是否普遍存在，或仅集中在不寻常的系统中。通过引力透镜和详细动力学模型进行独立检查，可以测试修正后的恒星质量是否仍与每个星系的总质量兼容。

外星生命分支需要一套不同的观测链。研究人员需要证据表明，在那些早期环境中，行星能够高效形成，保留大气层，并发展出与生命兼容的化学性质。在此研究的九个遥远星系中，没有任何步骤可以被测量。

最强的结论是天文上的。一些古老、巨大的星系似乎包含的低质量恒星远多于基于银河系的估算，而它们早期的前身可能比已经令人惊讶的詹姆斯·韦伯太空望远镜测量结果显示的还要重。

外星生命的含义范围较窄，但确实很有趣。寿命更长的恒星意味着在更长的宇宙时间内可能出现更多行星。这在数字上增加了其他地方存在生命的可能性，但中央证据空缺仍未改变。未发现任何外星世界、生命特征或文明。