記者從中國科學院紫金山天文台獲悉，該天文台聯合法國替代能源與原子能委員會巴黎-薩克雷大學中心、日本東京大學科維理宇宙物理學與數學研究所等研究機構，首次發現遙遠早期宇宙星暴星系中心通過強烈的恆星形成活動直接形成原位核球的確鑿証據，開啟了對宇宙星系形成過程的全新理解。該研究成果北京時間12月5日在國際學術期刊《自然》在線發表。

據了解，當前宇宙中的星系依形態大致分為兩類：有明顯旋臂結構的盤狀旋渦星系和整體呈近圓形或橢圓形且中心亮、邊緣漸暗的橢圓星系。研究顯示，無論形態如何，大多數星系的中心都有一個恆星密集區域——核球，核球與盤的比例決定了星系的整體形態。核球到底是通過星系的並合形成？還是星系自身演化原位形成？之前的相關理論研究普遍傾向於前者，但如何從觀測上驗証這些理論仍是一大挑戰。

研究人員通過主要基於阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波干涉陣（ALMA）檔案數據自動挖掘項目獲得的高空間分辨率、高靈敏度數據，系統精確地測量了一批亞毫米波輻射非常明亮的早期宇宙大質量星暴星系的塵埃連續譜輻射分布特征。

一系列研究結果表明，早期宇宙星暴星系中極端活躍的恆星形成活動可能導致星系中心區域恆星質量的快速積累，進而促進原位核球結構的形成。進一步採用先進的宇宙流體動力學模擬的結果顯示，早期宇宙中普遍存在的冷氣體吸積流入和星系相互作用（非星系並合）所觸發的劇烈恆星形成活動很可能是導致這些星系原位核球結構形成的主要原因，而這一時期也被認為是大多數星系核球結構形成的關鍵時期。

本項研究通過亞毫米波段的獨特視角，結合創新的分析技術，為探究早期宇宙星暴星系核球結構的形成及演化提供了至關重要的觀測証據，同時為當前宇宙中巨型橢圓星系的形成機制研究帶來新啟示，有望重新定義星系形成機制，對星系形成和演化理論的研究產生深遠影響。

未來，隨著更為先進的亞毫米波和毫米波干涉陣設備和新一代空間望遠鏡（如中國巡天空間望遠鏡）的應用，科學家們有望獲得早期宇宙星系形成的更完整圖景，進一步深化人類對整個宇宙演化的理解。

早期宇宙星暴星系中原位核球形成過程及其與當前宇宙橢圓星系間可能演化關系的示意圖

左側是三個樣本星系的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）觀測的三色合成圖像（藍、綠、紅色分別對應1.15微米、2.77微米和4.44微米觀測數據）和ALMA觀測的中心區域亞毫米波輻射分布圖像。圖中還展示了星系三維平均形狀參數的分類（坐標表示星系兩個短軸B和C與長軸A之比）：早期宇宙星暴星系全部樣本（綠色橢圓）、亞毫米波輻射分布緊湊子樣本（橙色橢圓）和延展子樣本（藍色橢圓），對比近鄰宇宙橢圓星系（紅色橢圓）和旋渦星系（紫色和青色螺旋）。

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