在遥远的过去发现包含超过 100 亿颗恒星的巨大星系，让天体物理学家们挠头思考如此巨大的天体是如何在如此早期形成的。
今天在《自然》杂志上发表文章的两个研究团队提供了证据，证明在宇宙的最远处存在着大型、完全成熟的星系。来自这些物体的光需要时间才能到达地球，因此天文学家看到的是它们大约 100 亿年前的样子。由于大爆炸被认为发生在近 140 亿年前，这些巨大的星系——有些和今天最大的星系一样大——必定在宇宙年龄达到四分之一之前就完成了它们的大部分生长。
这种早期的形成挑战了流行的星系演化层级模型，该模型假设最早出现的星系相对较小。根据这个假设，只有通过这些较小实体的合并，较大的星系才缓慢发展起来。该模型无法预测意大利国家天体物理研究所的安德烈亚·奇马蒂及其同事在智利北部甚大望远镜观测到的四个巨大星系。这些成熟星系的推测年龄（其中一个位于上方图像的中心）意味着它们形成于宇宙仅有 20 亿年的时候。
在夏威夷莫纳克亚的双子座望远镜进行的另一项调查中，约翰·霍普金斯大学的卡尔·格拉斯布鲁克及其合作者发现了更多在更广泛的时间段内演化的星系。尽管研究人员确实观察到随着他们向更久远的时间追溯，这些星系的数目有所减少，但观察到的下降速度不如预测的那么快。
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由于层级模型在解释其他观测结果（例如星系如何聚集）方面非常成功，因此科学家不太可能放弃它。相反，他们可能会重新思考他们对气体如何转化为恒星的理解。“需要一些新的成分来使更多恒星在早期星系中更早形成，”格拉斯布鲁克评论道。“但是那种成分是什么，我们还不知道。”——迈克尔·希尔伯