IT之家 12 月 6 日消息，中國科學院紫金山天文臺聯(lián)合國際團隊，首次發(fā)現(xiàn)遙遠早期宇宙星暴星系中心通過強烈的恒星形成活動直接形成原位核球的確鑿證據(jù)，開啟了對宇宙星系形成過程的全新理解。
項目團隊介紹
該項目由中國科學院紫金山天文臺領(lǐng)銜，聯(lián)合法國替代能源與原子能委員會巴黎-薩克雷大學中心（CEA Paris-Saclay）、日本東京大學科維理宇宙物理學與數(shù)學研究所（Kavil IPMU/ UTokyo）等機構(gòu)，基于大樣本亞毫米波觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了這個證據(jù)。
該研究成果以“In situ spheroid formation in distant submillimetre-bright galaxies”為題于 12 月 5 日在線發(fā)表于《自然》。
項目背景
當前宇宙中的星系依形態(tài)大致分為兩類：有明顯旋臂結(jié)構(gòu)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(tài)如何，大多數(shù)星系的中心都有一個恒星密集區(qū)域 —— 核球，核球與盤的比例決定了星系的整體形態(tài)。
星系核球結(jié)構(gòu)與橢圓星系有很多相似之處，除了形態(tài)還包括它們的形成機制之謎：是通過星系的并合形成？還是星系自身演化原位形成？之前的相關(guān)理論研究普遍傾向于前者，但從觀測上驗證這些理論仍是一大挑戰(zhàn)。
項目簡介
研究人員通過主要基于阿塔卡馬大型毫米波 / 亞毫米波干涉陣（ALMA）檔案數(shù)據(jù)自動挖掘項目（A3COSMOS 和 A3GOODSS）獲得的高空間分辨率、高靈敏度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)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(zhì)量星暴星系的塵埃連續(xù)譜輻射分布特征。
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，當時大多正在經(jīng)歷大規(guī)模的恒星形成活動。
研究團隊通過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)樣本星系的亞毫米波輻射非常緊湊，其面亮度輪廓明顯偏離盤狀星系光強度的典型指數(shù)盤模型分布，表明這些星系的核心區(qū)域很可能已經(jīng)形成了類似核球的結(jié)構(gòu)。
對星系幾何形狀的詳細分析則給出更確鑿的證據(jù)。基于三軸模型的樣本星系軸比分布研究發(fā)現(xiàn)，其中大多數(shù)星系幾何形狀呈三軸橢球形，而不是傳統(tǒng)認為的扁平盤狀結(jié)構(gòu)。
具體而言，這些星系最短軸和最長軸之比約為 1/2，而且有隨星系內(nèi)部恒星形成活躍程度的增加而變大的趨勢。
這些研究結(jié)果表明，早期宇宙星暴星系中極端活躍的恒星形成活動可能導致星系中心區(qū)域恒星質(zhì)量的快速積累，進而促進原位核球結(jié)構(gòu)的形成。
進一步采用先進的宇宙流體動力學模擬的結(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（而非星系并合）所觸發(fā)的劇烈恒星形成活動很可能是導致這些星系原位核球結(jié)構(gòu)形成的主要原因，而這一時期也被認為是大多數(shù)星系核球結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵時期。
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