揭示宇宙星系形成秘密：国际合作项目发现核球结构新视角

在追寻宇宙秘密的道路上，中国科学院紫金山天文台引领的一项国际合作项目取得了重大突破。该项目联合法国替代能源与原子能委员会巴黎-萨克雷大学中心、日本东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所等国际知名机构，共同揭示了遥远宇宙中星系形成的谜团。

这一重要成果在《自然》杂志上发表，题为“In situ spheroid formation in distant submillimetre-bright galaxies”，向全球科学界展示了最新的研究发现。研究团队基于大量亚毫米波观测数据，对传统星系形成理论提出挑战，为理解星系核球结构的起源提供了新的视角。

宇宙中，星系以其独特的形态展现着多样性。盘状旋涡星系以其优美的旋臂吸引眼球，而椭圆星系则以近圆形或椭圆形的外观及中心亮光著称。但无论形态如何，大多数星系中心都藏有一个共同秘密——核球。核球与盘的比例，决定了星系的整体形态。

科学家们对星系核球结构的形成机制充满好奇。它是星系间碰撞合并的结果，还是星系自身演化的产物？传统观点倾向于前者，但观测验证一直是个难题。此次研究项目正是为了揭开这一谜团。

研究团队利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波干涉阵（ALMA）的高分辨率和灵敏度数据，深入研究了早期宇宙中一批亚毫米波辐射极为明亮的星暴星系。这些星系的红移可追溯到“宇宙正午”时期，即大约80至120亿年前，那时宇宙正经历着大规模恒星形成。

通过统计分析，研究团队发现这些星系的亚毫米波辐射非常集中，其面亮度轮廓明显偏离了盘状星系的光强度分布。这表明，这些星系的核心区域可能已经形成了类似核球的结构。对星系几何形状的进一步分析，为这一结论提供了有力证据。大多数星系呈现出三轴椭球形的几何形状，而非扁平的盘状结构。

研究还发现，这些星系的最短轴与最长轴之比约为1/2，且随着恒星形成活跃程度的增加而增大。这一趋势显示，早期宇宙星暴星系中极端活跃的恒星形成，可能导致星系中心区域恒星质量的快速积累，进而促进原位核球结构的形成。

为了验证这一结论，研究团队还进行了先进的宇宙流体动力学模拟。模拟结果表明，早期宇宙中普遍存在的冷气体吸积流入和星系相互作用触发的剧烈恒星形成活动，可能是这些星系原位核球结构形成的主要原因。这一发现不仅挑战了传统星系形成理论，还为理解星系核球结构的形成提供了新线索。

此次合作项目的成功，不仅彰显了国际科学合作的力量，也为探索宇宙星系的形成和演化提供了新视角。随着科技进步，我们有望揭开更多宇宙奥秘。