宇宙早期星系成熟程度出乎科学家意料之外

宇宙历史的初期星系就开始形成。因此,要研究星系的婴儿期,必须回到时间的初始,观察非常遥远的星系。一项名为ALPINE研究计划就是聚焦在大爆炸之后的1到15亿年之间,第一批星系爆增的阶段。尽管如此遥远的星系过去已经被观测到了,但这还是第一次对如此众多的星系进行有系统的研究。

这项计划研究分析了118个大质量星系,研究团队使用了哈勃太空望远镜(可见光)、史匹哲太空望远镜(Spitzer,近红外波段)取得这些大质量星系的影像之后,再利用位于地面的甚大望远镜(VLT)、凯克望远镜(Keck)取得星系的光谱资料,最后再使用阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(ALMA,介于红外线及无线电波之间波段)搜集约七十个小时的观测数据。

宇宙早期星系成熟程度出乎科学家意料之外插图1
ALMA观测到的一些星系,明亮的黄色是最多恒星形成的区域。ALMA观测到的一些星系,明亮的黄色是最多恒星形成的区域。

研究人员意外的发现,这些星系不仅富含低温气体,也富含尘埃。低温气体是诞生新星所需能源,被认为是星系诞生新星能力的参考;而尘埃是恒星寿命终结时期的副产物,因此被作为星系成熟程度的一项重要参考。天文学家通过这两个数据可以窥探星系发展和演化所处的阶段。因此,尽管这些星系很年轻,但显然已经出现了第一代恒星的形成和死亡。

除此之外,研究还发现这些星系的形状呈现多样化:有些不规则,有些星系已经有旋转盘面,最终可能发展成像银河系一样的旋臂结构,而有些则尚处在星系合并的阶段,令人惊讶的是,有些星系似乎正在喷发气体,周围形成神秘的光环。

这项研究的新发现对于过去大家对早期星系演化的认知好像又产生了不少新的疑问。

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