巨型星系J0107a被发现以300倍的速度诞生恒星

研究早期宇宙的天文学家发现了一个外观惊人地现代的星系，它在110亿年前，也就是宇宙诞生仅26亿年的时候就以极快的速度形成恒星。这个名为J0107a的星系不仅质量巨大，其体积大约是银河系的10倍，而且其恒星形成速度几乎是银河系的300倍。不同寻常的是，这个星系没有与其他星系发生碰撞的迹象，而这种剧烈的恒星形成活动通常是由碰撞引发的。

相反，研究人员利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）和詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）发现，J0107a 的结构与我们今天看到的盘状星系相似，具有清晰的棒旋形状。这个“棒”是由恒星和气体组成的直线结构，横穿星系中心，在将气体向内推的过程中发挥着重要作用。这种气体流入是恒星形成的关键驱动力，也可能为中心超大质量黑洞提供能量。

像这样的棒状结构在本星系群中很常见，大约一半的星系都有，而且它们被认为会持续很长时间。但由于遥远星系难以详细研究，因此很少在如此遥远的时期发现它们。在这种情况下，科学家们利用位于智利的ALMA（一个强大的射电望远镜阵列）观测一氧化碳和碳原子的排放，来研究气体在星系中的运动方式。

他们的数据显示，J0107a 星系棒内部气体的移动和扩散方式与附近星系中的气体非常相似。但主要区别在于气体的含量。在现代星系中，该星系棒的气体质量不到星系总质量的 10%。而在 J0107a 星系中，这一比例约为 50%，而如此大量的物质似乎正推动着一股强烈的气体流向星系中心——每年约 600 个太阳质量。这正是恒星形成爆发的动力。

该棒状结构还会产生强烈的非圆形运动，从而抑制星系盘的正常旋转。这与旧星系模型的预测不符。气流横跨约2万光年，大致相当于从银河系中心到地球的距离。

首席研究员黄硕表示：“巨型星系生长所需的大量气体是由星系合并或来自宇宙网的气流提供的。虽然没有星系合并的迹象，但在J0107a周围探测到了一个巨大的气体盘……基于此，我们假设它是由大量从宇宙网螺旋状流向星系的气体流（称为冷流）形成的。”这一发现改变了科学家们对早期宇宙中大质量星系演化的看法。它并非仅仅通过剧烈碰撞形成，而是来自太空本身的平滑、大规模气流能够形成盘状星系，并引发棒状星系的形成。这些棒状星系随后搅动星系，将气体推向中心，引发恒星的快速诞生。而这一切早在110亿年前就已经发生了。

来源：ALMA、《自然》