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開(kāi)啟全新理解:我國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)星暴星系原位核球形成機(jī)制

2024/12/6 8:10:50 來(lái)源:IT之家 作者:故淵 責(zé)編:故淵

IT之家 12 月 6 日消息,中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)聯(lián)合國(guó)際團(tuán)隊(duì),首次發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)早期宇宙星暴星系中心通過(guò)強(qiáng)烈的恒星形成活動(dòng)直接形成原位核球的確鑿證據(jù),開(kāi)啟了對(duì)宇宙星系形成過(guò)程的全新理解。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)介紹

該項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)領(lǐng)銜,聯(lián)合法國(guó)替代能源與原子能委員會(huì)巴黎-薩克雷大學(xué)中心(CEA Paris-Saclay)、日本東京大學(xué)科維理宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所(Kavil IPMU/ UTokyo)等機(jī)構(gòu),基于大樣本亞毫米波觀測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了這個(gè)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(xiàn)發(fā)表于《自然》。

項(xiàng)目背景

當(dāng)前宇宙中的星系依形態(tài)大致分為兩類(lèi):有明顯旋臂結(jié)構(gòu)的盤(pán)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(wú)論形態(tài)如何,大多數(shù)星系的中心都有一個(gè)恒星密集區(qū)域 —— 核球,核球與盤(pán)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(jī)制之謎:是通過(guò)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(cè)上驗(yàn)證這些理論仍是一大挑戰(zhàn)。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

研究人員通過(guò)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(dòng)挖掘項(xiàng)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(cè)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(shí)代,即距今約 80 至 120 億年前,當(dāng)時(shí)大多正在經(jīng)歷大規(guī)模的恒星形成活動(dòng)。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)統(tǒng)計(jì)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(pán)狀星系光強(qiáng)度的典型指數(shù)盤(pán)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(lèi)似核球的結(jié)構(gòu)。

對(duì)星系幾何形狀的詳細(xì)分析則給出更確鑿的證據(jù)?;谌S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(rèn)為的扁平盤(pán)狀結(jié)構(gòu)。

具體而言,這些星系最短軸和最長(zhǎng)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(shì)。

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(dòng)可能導(dǎo)致星系中心區(qū)域恒星質(zhì)量的快速積累,進(jìn)而促進(jìn)原位核球結(jié)構(gòu)的形成。

進(jìn)一步采用先進(jìn)的宇宙流體動(dòng)力學(xué)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(dòng)很可能是導(dǎo)致這些星系原位核球結(jié)構(gòu)形成的主要原因,而這一時(shí)期也被認(rèn)為是大多數(shù)星系核球結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵時(shí)期。

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