在浩瀚的宇宙之中，孕育着无数的星系，而星系的核心区域形成机制一直是天文学界的未解之谜。近日，中国科学院紫金山天文台天文学者领衔的国际研究团队基于大样本亚毫米波观测数据，首次确凿发现了遥远早期宇宙星暴星系中心原位核球形成的证据，为理解星系的形成和演化提供了新视角。
揭秘星系核球成因
大多数星系的中心都有一个由大量恒星聚集形成的密集区域，称为核球。然而，这些核球结构的形成机制长期以来一直是一个谜团。
该研究团队利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）的高空间分辨率和高灵敏度数据，详细测量了一批宇宙早期大质量星暴星系的尘埃辐射特征。这些星系的红移可以追溯到“宇宙正午”时代，即距今约80至120亿年前，当时许多星系正经历着大规模的恒星形成活动。
令人惊讶的是，研究团队发现，大多数样本星系的核心区域很可能已经形成了类似核球的结构，而不是传统认为的扁平盘状结构。这一发现颠覆了以往的认知。
冷气体吸积与恒星形成
为了深入了解核球形成机制，研究团队进一步进行了宇宙学流体力学模拟。模拟结果表明，冷气体吸积流入星系以及星系相互作用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形成的主要原因。
在早期宇宙中，冷气体丰富，当它吸积流入星系中心时，会形成一个致密的气体盘。在气体盘中，气体在引力的作用下不断塌缩，并引发剧烈的恒星形成活动。这些新生的恒星聚集在一起，形成了核球结构。
星系形态和演化
该项研究发现的原位核球形成机制，为理解星系的形态和演化提供了重要线索。研究人员认为，强烈的恒星形成活动直接形成了核球结构，这些核球可能直接主导着星系的形态和演化，最终形成了今天我们所熟知的椭圆星系。
紫金山天文台副研究员谈清华，论文的第一作者兼通讯作者，表示：“新研究揭开了理解星系形态和演化的重要一角。在星系的中心区域，强烈的恒星形成活动直接形成了类似核球的结构。这些核球可能直接主导着星系的形态和演化，最终形成了今天我们所熟知的椭圆星系。”
未来展望
这项研究为探索星系形成和演化开辟了新的方向。随着更先进观测设备的投入使用，科学家有望获得早期宇宙星系形成的更完整图景，加深我们对整个宇宙如何随时间演化的理解。
谈清华说：“未来随着更先进观测设备的使用，科学家有望获得早期宇宙星系形成的更完整图景，加深我们对整个宇宙如何随时间演化的理解。”
该项研究由中国科学院紫金山天文台领衔完成，参与单位有替代能源与原子能委员会巴黎-萨克雷大学中心、东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所等。
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