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早期宇宙星暴星系中核球結(jié)構(gòu)形成的示意圖。（談清華作圖）

記者從中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)獲悉，該臺(tái)天文學(xué)者領(lǐng)銜的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)基于大樣本亞毫米波觀測(cè)數(shù)據(jù)，首次確鑿發(fā)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)早期宇宙星暴星系中心原位核球形成的證據(jù)。這一發(fā)現(xiàn)為我們理解星系的形成和演化提供了新視角。北京時(shí)間12月5日，《自然》雜志在線發(fā)表了該項(xiàng)成果。

在宇宙形成的早期廣泛存在一種特殊的星系——星暴星系。這些星系以迅猛的速度產(chǎn)生新的恒星，同時(shí)又以迅猛的勢(shì)頭引起超新星爆發(fā)，最終在星系中心形成超大質(zhì)量黑洞。宇宙中大多數(shù)星系的中心都有一個(gè)由大量恒星聚集形成的密集區(qū)域，稱為核球。而這些核球結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制一直是天文學(xué)中的一個(gè)謎團(tuán)。

本次，科研團(tuán)隊(duì)依據(jù)阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡（ALMA）的高空間分辨率、高靈敏度數(shù)據(jù)，詳細(xì)測(cè)量了一批宇宙早期大質(zhì)量星暴星系的塵埃輻射特征。這些星系的紅移可以追溯到“宇宙正午”時(shí)代，即距今約80至120億年前，當(dāng)時(shí)許多星系正在經(jīng)歷大規(guī)模的恒星形成活動(dòng)。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)樣本星系的核心區(qū)域很可能已經(jīng)形成了類(lèi)似核球的結(jié)構(gòu)，而不是傳統(tǒng)認(rèn)為的扁平盤(pán)狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步宇宙學(xué)流體力學(xué)模擬則顯示，冷氣體吸積流入星系以及星系相互作用觸發(fā)的劇烈恒星形成活動(dòng)，很可能是導(dǎo)致這些星系核球結(jié)構(gòu)形成的主要原因。這一過(guò)程在早期宇宙中非常普遍。

“新研究揭開(kāi)了理解星系形態(tài)和演化的重要一角。在星系的中心區(qū)域，強(qiáng)烈的恒星形成活動(dòng)直接形成了類(lèi)似核球的結(jié)構(gòu)。這些核球可能直接主導(dǎo)著星系的形態(tài)和演化，最終形成了今天我們所熟知的橢圓星系?！闭撐牡谝蛔髡呒嫱ㄓ嵶髡?、紫金山天文臺(tái)副研究員談清華說(shuō)。

“未來(lái)隨著更先進(jìn)觀測(cè)設(shè)備的使用，科學(xué)家有望獲得早期宇宙星系形成的更完整圖景，加深我們對(duì)整個(gè)宇宙如何隨時(shí)間演化的理解?！闭勄迦A說(shuō)。

此項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)領(lǐng)銜完成，參與單位有替代能源與原子能委員會(huì)巴黎-薩克雷大學(xué)中心、東京大學(xué)科維理宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所等。