科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳

記者5日從中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)獲悉，該臺(tái)聯(lián)合法國(guó)替代能源與原子能委員會(huì)巴黎-薩克雷大學(xué)中心、日本東京大學(xué)科維理宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所等基于大樣本亞毫米波觀測(cè)數(shù)據(jù)的合作研究，首次發(fā)現(xiàn)早期宇宙星暴星系中心通過(guò)強(qiáng)烈的恒星形成活動(dòng)直接形成原位核球的確鑿證據(jù)，這開啟了人們對(duì)宇宙星系形成過(guò)程的全新理解。該研究成果當(dāng)日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

論文的第一作者兼通訊作者、中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)副研究員談清華介紹，大多數(shù)星系的中心都有一個(gè)恒星密集區(qū)域——核球。此前有理論研究推測(cè)，星系核球結(jié)構(gòu)很可能是通過(guò)星系的并合形成的，但從觀測(cè)上驗(yàn)證這些理論仍是一大挑戰(zhàn)。

在此次研究中，科研人員在阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波干涉陣列射電望遠(yuǎn)鏡獲得的高空間分辨率、高靈敏度數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)精確地測(cè)量了一批亞毫米波輻射非常明亮的早期宇宙大質(zhì)量星暴星系的塵埃連續(xù)譜輻射分布特征。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)，大多星系正在經(jīng)歷大規(guī)模的恒星形成活動(dòng)。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)樣本星系的亞毫米波輻射非常緊湊，其亮度分布明顯偏離盤狀星系光強(qiáng)度的典型分布。

“這表明這些星系的核心區(qū)域很可能已經(jīng)形成了類似核球的結(jié)構(gòu)。”談清華說(shuō)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)星系呈三軸橢球形，而不是傳統(tǒng)認(rèn)為的扁平盤狀結(jié)構(gòu)，而且有隨星系內(nèi)部恒星形成活躍程度的增加而變大的趨勢(shì)。這意味著，早期宇宙星暴星系中，極端活躍的恒星形成活動(dòng)可能導(dǎo)致星系中心區(qū)域恒星質(zhì)量的快速積累，進(jìn)而促進(jìn)原位核球結(jié)構(gòu)的形成。

科研團(tuán)隊(duì)采用宇宙流體動(dòng)力學(xué)模擬研究發(fā)現(xiàn)，早期宇宙中普遍存在的冷氣體吸積流入和星系相互作用所觸發(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)原地直接形成的主要原因。

談清華表示，該研究為探究早期宇宙星暴星系核球結(jié)構(gòu)的形成及演化提供了重要觀測(cè)證據(jù)，同時(shí)為當(dāng)前宇宙中巨型橢圓星系的形成機(jī)制研究帶來(lái)新啟示。