【JWST在宇宙大爆炸后15亿年发现宏伟螺旋星系"Alaknanda"】詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope, JWST）在UNCOVER和Medium Band Mega Science巡天项目中，于阿贝尔2744（Abell 2744）星系团场发现一颗红移z≈4.05的候选宏伟设计螺旋星系Alaknanda。该星系直径约10千秒差距（kpc），恒星质量约10^10.2太阳质量（M⊙），是迄今JWST探测到的最高红移螺旋星系之一，其存在时间仅为大爆炸后约15亿年。Alaknanda（UNCOVER DR3星表编号42812）的坐标为赤经3.5237°、赤纬-30.37241°。研究采用UNCOVER巡天第3、4期公开数据，涵盖15个JWST/NIRCam中宽带（F090W至F444W）、11个JWST中窄带滤光片（F140M至F480M），以及哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope, HST）的ACS/WFC3多波段测光数据。阿贝尔2744星系团的强引力透镜效应使该星系流量放大2.273倍。光度红移通过两套独立恒星种群合成（Stellar Population Synthesis, SPS）代码交叉验证：Prospector和EAZY给出的最大似然红移分别为3.90和3.89，误差范围仅±0.03。为精确测定物理参数，研究团队使用BAGPIPES软件进行光谱能量分布（Spectral Energy Distribution, SED）建模，采用延迟指数衰减和纯指数衰减两种恒星形成历史（Star Formation History, SFH），结合21个JWST/HST滤光片数据（最短波段F606W，最长波段F480M）及5%校准误差底噪。SED建模给出光度红移为4.045^{+0.034}{-0.034}，与F250M和F335M中窄带滤光片探测到的[OIII]+H-β、H-α+[NII]发射线复合体完全自洽。星系主要参数如下：- 恒星质量：10^{10.17}M⊙- 恒星形成率（SFR）：62.75 M⊙/年- 比恒星形成率（sSFR）：10^{-8.37} 年^{-1}- 质量加权年龄：199百万年- 消光值A_V：约0.9星等（采用Calzetti尘埃消光律）据此推算，该星系约50%的恒星在z≈4.6之后形成，恒星形成起始时间约在大爆炸后9.14亿年。F335M和F250M的连续谱减除图像显示，恒星形成活动遍布整个盘结构，螺旋臂上分布若干明亮星 formation区，呈现"串珠状"（beads-on-a-string）特征。GALFIT二维成分分解分析显示，Alaknanda在F277W波段为指数盘（尺度长度0.29″≈2.00 kpc）与Sérsic指数n=2.00±0.22的核球组合。核球-总光度比（B/T）在F277W为0.14，随波长增长至F444W的0.18，表明其是盘主导系统。扣除盘和核球模型后的残差图像清晰呈现两条对称螺旋臂。非参数形态测量进一步验证其盘星系属性：集中度C=2.726、非对称性A=-0.205、Gini系数G=0.457、M20=-1.648，在log A-C和G-M20诊断图上均落入场地区域。视觉测量显示，F444W波段角直径约1.5″，对应物理直径约10 kpc，与银河系等近域旋涡星系相当。该发现挑战了高红移星系多为动力学"热"系统、易形成团块而非稳定盘的理论预期。在z≈4时期，冷盘（低速度弥散）是形成长寿命螺旋臂的必要条件。可能的形成机制包括：1. 团块溶解机制：高红移不稳定盘中的团块通过角动量交换形成指数盘，进而在约10亿年内产生螺旋结构，与Alaknanda的年龄一致。2. 卫星星系相互作用：邻近候选卫星星系（UNCOVER DR3编号42811，光谱红移z=3.973671）可能通过潮汐扰动激发螺旋臂，但需排除偶然投影。3. 平滑吸积：星系B/T比低，暗示其主体通过气体平滑吸积而非并合形成，与模拟预测一致。4. 棒驱动机制：高分辨率短波（Short Wavelength, SW）滤光片观测排除了≥2 kpc的中央棒结构，故该机制可能性较低。研究团队规划NIRSpec积分视场单元（Integral Field Unit, IFU）和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA）后续观测，以测量盘的运动学特性，直接判断其动力学"冷""热"状态，从而约束螺旋臂起源。若确认为冷盘，将证实早期宇宙巨质量星系可通过平稳演化路径快速形成盘结构，为星系形成理论提供关键观测约束。
