新華社南京12月5日電（記者王玨玢  潘曄）記者從中國科學(xué)院紫金山天文臺獲悉，該臺天文學(xué)者領(lǐng)銜的國際研究團(tuán)隊基于大樣本亞毫米波觀測數(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。北京時間12月5日，《自然》雜志在線發(fā)表了該項成果。

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）

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，同時又以迅猛的勢頭引起超新星爆發(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)中的一個謎團(tuán)。

本次，科研團(tuán)隊依據(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”時代，即距今約80至120億年前，當(dāng)時許多星系正在經(jīng)歷大規(guī)模的恒星形成活動。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)樣本星系的核心區(qū)域很可能已經(jīng)形成了類似核球的結(jié)構(gòu)，而不是傳統(tǒng)認(rèn)為的扁平盤狀結(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，很可能是導(dǎo)致這些星系核球結(jié)構(gòu)形成的主要原因。這一過程在早期宇宙中非常普遍。

“新研究揭開了理解星系形態(tài)和演化的重要一角。在星系的中心區(qū)域，強(qiáng)烈的恒星形成活動直接形成了類似核球的結(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?、紫金山天文臺副研究員談清華說。

“未來隨著更先進(jìn)觀測設(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，加深我們對整個宇宙如何隨時間演化的理解。”談清華說。

此項研究由中國科學(xué)院紫金山天文臺領(lǐng)銜完成，參與單位有替代能源與原子能委員會巴黎-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。