杜伦大学的天文学家在了解早期宇宙中星系如何形成和演化方面取得了重大突破。借助全新的强力观测手段,该团队发现了迄今为止最遥远的星系中心致密恒星形成结构,距今已超过90亿年。
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这项研究提供了明确证据,证明在宇宙还相对年轻的时候,一个“核盘”(星系最中心由恒星组成的致密旋转盘)正在形成。
这项研究已发表在《皇家天文学会月刊》上。
核盘在附近的成熟星系中很常见,但在此之前,天文学家从未在宇宙历史如此久远的时期观测到它们。这一发现表明,星系早在科学家此前认为的更早时期就已经在形成复杂的内部结构了。
由杜伦大学领导的研究团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据取得了这一发现。这台望远镜拥有前所未有的灵敏度和清晰度,让天文学家能够极其细致地研究遥远的星系。
他们研究的这个星系,我们看到的是它在宇宙大爆炸后仅45亿年时的样子。研究人员在其中心发现了一个核盘,正在活跃地形成新恒星,并且还在不断增长。
关键在于,这个核盘似乎是由一个横跨星系的细长棒状恒星结构“搭建”而成的。这种棒状结构在当今许多螺旋星系中很常见,它们就像宇宙引擎,将气体和恒星推向中心,并推动新结构的诞生。
虽然此前的研究表明,棒结构可以在早期形成,但没有直接证据证明它们在宇宙演化的这一阶段就已经在重塑星系。而这项研究正好填补了这一空白。
该研究的主要作者、杜伦大学的佐伊·勒孔特说:“这是一个非凡且出人意料的发现,它将促使天文学家重新思考星系演化的理论以及早期宇宙中恒星棒所扮演的角色。”
“詹姆斯·韦伯太空望远镜传回的非凡图像和新发现不断表明,成熟星系的存在远比我们先前认为的要早得多。”
尽管距离极其遥远,新发现的星系核盘已经与在今天的邻近星系中所发现的核盘具有许多相同的特性。
它体积紧凑,富含年轻恒星,并显示出有序成长的明显迹象。这表明星系并非缓慢演变成现今的形态,而是迅速成熟,在数十亿年间遵循着相似的演化路径。
黑洞增长的新线索
这些发现挑战了关于星系演化的长期观点,并指向一个更加活跃、更具结构性的早期宇宙。这些发现的意义也远不止于星系形成。
核盘被认为是气体的储存库,这些气体最终可以为大多数星系中心的超大质量黑洞提供养料,这意味着这项研究还可以帮助科学家更好地理解黑洞在宇宙活动高峰期是如何增长的。
该研究团队目前计划通过进一步观测来深入研究这一发现,以研究恒星和气体在星系内的运动方式。这些后续研究将有助于明确核盘的形成过程,以及棒状结构将物质输送至中心的效率有多高。
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