宇宙浩瀚无垠，星系间充满了不断变化与进化的动力，然而，科学家近期发现一颗被称为“化石星系”的远古星系KiDS J0842+0059，揭示了宇宙中存在极少数未经历显著演化的星系，它们像时间胶囊一样，静静保存着宇宙早期的秘密。这一重要发现由意大利国家天体物理研究所（INAF）领导，通过美国亚利桑那州大型双目望远镜实现对距离地球约30亿光年的KiDS J0842+0059的高分辨率观测，填补了此前仅发现于本地宇宙（距离地球约10亿光年范围内）化石星系的空白。化石星系的存在为我们研究宇宙星系形成和演化提供了难得的样本。传统观念中，星系经历两个明显的阶段：初生阶段星系内快速并剧烈的星体形成活动，随后进入长期的星系合并与演化过程，大多数星系经过彼此的兼并，形态和质量不断发生重大变化。然而，化石星系却未经历这第二阶段的融合和变化，保持了原始紧凑、密集的结构，如KiDS J0842+0059，其呈现几乎未受到扰动的状态，形成于宇宙诞生初期，距今已超过70亿年。这类星系极其稀有，天文学家估计在所有星系中仅占百万分之一。
其极端的特性——高度紧凑和庞大的质量，使得其拥有数十亿颗与太阳质量相当的恒星，但却不再形成新恒星。正因为这些恒星诞生于宇宙年轻时，化石星系得以成为观察古代宇宙的“窗口”，提供我们有关早期星系物理条件的珍贵数据。科学家们仍在努力探究为何这类星系能够躲避常规星系动态的影响，未同其他星系发生兼并。部分研究推测，超大质量黑洞可能发挥关键作用。黑洞释放的强大风暴和能量将星系中的气体加热甚至驱逐，从而抑制了新星的形成。虽然这一理论得到一些观测支持，但具体机制尚未完全明了，是当前天体物理研究的热点之一。
KiDS J0842+0059最初于2018年由智利的甚大望远镜巡天望远镜（VST）发现。初步观测显示其恒星群非常古老，拥有高质量和密度，但为确证其身份为化石星系，则需更为高分辨率的成像。大型双目望远镜凭借其先进的自适应光学技术，克服大气湍流带来的障碍，实现了锐利成像，成功确认了KiDS J0842+0059的身份。它与之前被哈勃望远镜确认的近距离化石星系NGC 1277有较大相似性，但KiDS J0842+0059距离更遥远，是迄今观测到的首个本地宇宙以外的化石星系。研究人员称其为“极端遗迹”，因为它在宇宙早期即形成了约99.5%的恒星，几乎完全未发生随后的星系演化与兼并。在星系的密集空间内，恒星和行星的数量都比银河系大得多，导致星系结构异常拥挤。
如此复杂的环境意味着类太阳系的形成概率大幅降低，因为邻近恒星的引力干扰较多。对于未来而言，科学界尚不确定KiDS J0842+0059能否永久保持原状。研究人员怀疑存在尚未识别的机制阻止其与其他星系融合，但若这一保护机制失效，化石星系未来的命运依然充满未知。随着天文仪器的发展，特别是2023年发射的欧空局“尤利德”望远镜（Euclid），以及詹姆斯韦伯空间望远镜等新一代高性能设备的投入使用，天文学家们有望发现更多这样的化石星系，揭开更多宇宙早期的奥秘。尤利德望远镜的广域巡天能力将在更大范围内搜寻极度紧凑的星系，通过筛选获得更多化石星系候选者，进一步完善对这类稀有星系的统计及理解。正如牛津大学的天体物理学教授米歇尔·卡佩拉里所言，化石星系作为“活化石”，为我们重建宇宙初期条件和星系早期爆发性星体形成阶段提供关键线索。
这不仅有助于全面理解星系演化的多样路径，也让我们重新审视宇宙大规模结构的形成与变化规律。总而言之，KiDS J0842+0059的发现不仅是天文学领域的里程碑，更为宇宙学和星系物理学带来了崭新研究方向。未来，随着技术的进步和天文观测的深入，我们将逐步解密这些宇宙“化石”的成因，探明它们如何避开星系繁忙的合并潮流，守护亿万年的“时光胶囊”，从而更好地揭示宇宙的起源与演化历史。
