記者從中國科學院紫金山天文台獲悉，該台天文學者領銜的國際研究團隊基於大樣本亞毫米波觀測數據，首次確鑿發現了遙遠早期宇宙星暴星系中心原位核球形成的証據。這一發現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》雜志在線發表了該項成果。

早期宇宙星暴星系中核球結構形成的示意圖。（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生新的恆星，同時又以迅猛的勢頭引起超新星爆發，最終在星系中心形成超大質量黑洞。宇宙中大多數星系的中心都有一個由大量恆星聚集形成的密集區域，稱為核球。而這些核球結構的形成機制一直是天文學中的一個謎團。

本次，科研團隊依據阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列望遠鏡（ALMA）的高空間分辨率、高靈敏度數據，詳細測量了一批宇宙早期大質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，當時許多星系正在經歷大規模的恆星形成活動。

研究團隊發現，大多數樣本星系的核心區域很可能已經形成了類似核球的結構，而不是傳統認為的扁平盤狀結構。

進一步宇宙學流體力學模擬則顯示，冷氣體吸積流入星系以及星系相互作用觸發的劇烈恆星形成活動，很可能是導致這些星系核球結構形成的主要原因。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和演化的重要一角。在星系的中心區域，強烈的恆星形成活動直接形成了類似核球的結構。這些核球可能直接主導著星系的形態和演化，最終形成了今天我們所熟知的橢圓星系。”論文第一作者兼通訊作者、紫金山天文台副研究員談清華說。

“未來隨著更先進觀測設備的使用，科學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院紫金山天文台領銜完成，參與單位有替代能源與原子能委員會巴黎-薩克雷大學中心、東京大學科維理宇宙物理學與數學研究所等。

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