在探索宇宙奧秘的征途中，一項(xiàng)由中國科學(xué)院紫金山天文臺主導(dǎo)的國際合作項(xiàng)目取得了突破性發(fā)現(xiàn)。該項(xiàng)目攜手法國替代能源與原子能委員會巴黎-薩克雷大學(xué)中心以及日本東京大學(xué)科維理宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所等頂尖機(jī)構(gòu)，共同揭示了遙遠(yuǎn)宇宙中星系形成的秘密。
這一研究成果以《自然》雜志在線發(fā)表的文章“In situ spheroid formation in distant submillimetre-bright galaxies”為題，向全球科學(xué)界展示了他們的最新發(fā)現(xiàn)。研究團(tuán)隊(duì)基于大樣本亞毫米波觀測數(shù)據(jù)，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)星系形成理論，為理解星系核球結(jié)構(gòu)的起源提供了全新視角。
在浩瀚的宇宙中，星系以其獨(dú)特的形態(tài)展現(xiàn)著宇宙的多樣性。盤狀旋渦星系以其優(yōu)雅的旋臂結(jié)構(gòu)吸引著人們的目光，而橢圓星系則以其近圓形或橢圓形的外貌和中心明亮的特征著稱。然而，無論形態(tài)如何，大多數(shù)星系的中心都隱藏著一個(gè)共同的秘密——核球。核球與盤的比例，成為了決定星系整體形態(tài)的關(guān)鍵因素。
長久以來，科學(xué)家們對星系核球結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制充滿好奇。是通過星系間的并合碰撞形成，還是星系自身演化的結(jié)果？傳統(tǒng)理論傾向于前者，但觀測驗(yàn)證卻一直是科學(xué)界的難題。此次合作項(xiàng)目的研究，正是為了揭開這一謎團(tuán)。
研究團(tuán)隊(duì)利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波干涉陣（ALMA）的高空間分辨率和高靈敏度數(shù)據(jù)，深入探索了一批亞毫米波輻射極為明亮的早期宇宙大質(zhì)量星暴星系。這些星系的紅移可追溯至“宇宙正午”時(shí)代，即距今約80至120億年前，當(dāng)時(shí)宇宙正經(jīng)歷著大規(guī)模的恒星形成活動。
通過統(tǒng)計(jì)分析，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這些星系的亞毫米波輻射極為緊湊，其面亮度輪廓明顯偏離了盤狀星系光強(qiáng)度的典型指數(shù)盤模型分布。這一發(fā)現(xiàn)表明，這些星系的核心區(qū)域可能已經(jīng)形成了類似核球的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步對星系幾何形狀的詳細(xì)分析，更是為這一結(jié)論提供了確鑿的證據(jù)。大多數(shù)星系呈現(xiàn)出三軸橢球形的幾何形狀，而非傳統(tǒng)認(rèn)為的扁平盤狀結(jié)構(gòu)。
研究還發(fā)現(xiàn)，這些星系的最短軸與最長軸之比約為1/2，且隨著星系內(nèi)部恒星形成活躍程度的增加而變大。這一趨勢表明，早期宇宙星暴星系中極端活躍的恒星形成活動，可能導(dǎo)致了星系中心區(qū)域恒星質(zhì)量的快速積累，進(jìn)而促進(jìn)了原位核球結(jié)構(gòu)的形成。
為了驗(yàn)證這一結(jié)論，研究團(tuán)隊(duì)還采用了先進(jìn)的宇宙流體動力學(xué)模擬。模擬結(jié)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所觸發(fā)的劇烈恒星形成活動，很可能是導(dǎo)致這些星系原位核球結(jié)構(gòu)形成的主要原因。這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)星系形成理論，也為理解大多數(shù)星系核球結(jié)構(gòu)的形成提供了新線索。
此次合作項(xiàng)目的成功，不僅展示了國際科學(xué)合作的強(qiáng)大力量，也為我們理解宇宙星系的形成和演化提供了新的視角。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信未來我們將能夠揭開更多宇宙的奧秘。
