早期宇宙星系原位核球直接形成证据发现

科技日报南京12月5日电 （记者金凤）记者5日从中国科学院紫金山天文台获悉，该台联合法国替代能源与原子能委员会巴黎-萨克雷大学中心、日本东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所等，基于大样本亚毫米波观测数据，首次发现早期宇宙星暴星系中心通过强烈的恒星形成活动直接形成原位核球的确凿证据，这开启了对宇宙星系形成过程的全新理解。该研究成果当日在线发表于国际学术期刊《自然》上。

论文的第一作者兼通讯作者、中国科学院紫金山天文台副研究员谈清华介绍，大多数星系的中心都有一个恒星密集区域——核球。此前有理论研究推测，星系核球结构很可能通过星系并合形成，但从观测上验证这些理论仍面临挑战。

在此次研究中，科研人员在阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波干涉阵列射电望远镜获得的高空间分辨率、高灵敏度数据基础上，系统精确地测量了一批亚毫米波辐射非常明亮的早期宇宙大质量星暴星系的尘埃连续谱辐射分布特征。这些星系的红移可以追溯到“宇宙正午”时代，即距今约80亿年至120亿年前。当时，大多星系正在经历大规模的恒星形成活动。

研究团队通过统计分析发现，大多数样本星系的亚毫米波辐射非常紧凑，其亮度分布明显偏离盘状星系光强度的典型分布。

“这表明这些星系的核心区域很可能已经形成了类似核球的结构。”谈清华说，团队进一步研究发现，大多数星系呈三轴椭球形，而不是传统认为的扁平盘状结构，而且有随星系内部恒星形成活跃程度增加而变大的趋势。这意味着，早期宇宙星暴星系中，极端活跃的恒星形成活动可能导致星系中心区域恒星质量快速积累，进而促进原位核球结构形成。

科研团队采用宇宙流体动力学模拟研究发现，早期宇宙中普遍存在的冷气体吸积流入和星系相互作用所触发的剧烈恒星形成活动，很可能是导致这些星系核球结构原地直接形成的主要原因。

“该研究为探究早期宇宙星暴星系核球结构的形成及演化提供了重要观测证据，同时为当前宇宙中巨型椭圆星系的形成机制研究带来新启示。”谈清华说。