天文界近日因一項(xiàng)顛覆性發(fā)現(xiàn)掀起波瀾——詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合中國紫金山天文臺團(tuán)隊(duì),通過觀測120億年前的遠(yuǎn)古星系,首次證實(shí)星系核球結(jié)構(gòu)可通過自身物質(zhì)吸積形成,而非傳統(tǒng)理論認(rèn)為的星系碰撞合并產(chǎn)物。這一發(fā)現(xiàn)直接改寫了星系演化理論的核心篇章。
長期以來,天文學(xué)界普遍認(rèn)為星系中心的致密恒星團(tuán)(即核球)是多個小型星系劇烈碰撞后融合形成的。這種認(rèn)知源于哈勃望遠(yuǎn)鏡此前拍攝的大量星系碰撞圖像,其中心區(qū)域在撞擊后亮度顯著增強(qiáng)。然而,韋伯望遠(yuǎn)鏡與紫金山天文臺合作開展的亞毫米波觀測項(xiàng)目,將研究目標(biāo)對準(zhǔn)了宇宙誕生初期的"星暴星系"——這些星系在極短時間內(nèi)瘋狂制造恒星,亮度可達(dá)銀河系的數(shù)百倍。
研究團(tuán)隊(duì)通過分析亞毫米波段數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),這些遠(yuǎn)古星系的核心區(qū)域并非扁平的盤狀結(jié)構(gòu),而是早已形成致密的核球。更關(guān)鍵的是,核球周圍存在大量冷氣體持續(xù)向中心涌動,其恒星密度遠(yuǎn)超現(xiàn)有理論預(yù)測值。"這就像觀察到蛋糕在烤箱中從中心自然膨脹,而非將預(yù)制好的蛋糕芯嵌入面糊。"參與研究的談清華研究員比喻道,"冷氣體的持續(xù)注入為核球生長提供了原始材料。"
該發(fā)現(xiàn)與韋伯望遠(yuǎn)鏡此前對3億年早期星系的觀測結(jié)果形成呼應(yīng)。當(dāng)時的數(shù)據(jù)顯示,宇宙早期星系的演化速度遠(yuǎn)超預(yù)期,如今看來,這種快速生長并非依賴外部星系的暴力碰撞,而是通過自身吸積氣體完成的。研究團(tuán)隊(duì)指出,在宇宙誕生初期,星系間距離相對遙遠(yuǎn),發(fā)生劇烈碰撞的概率極低,傳統(tǒng)理論在此階段存在明顯局限性。
令人意外的是,這些通過"自我發(fā)育"形成的核球結(jié)構(gòu),可能正是現(xiàn)代橢圓星系的前身。此前學(xué)界普遍認(rèn)為橢圓星系是星系碰撞的典型產(chǎn)物,但新發(fā)現(xiàn)表明,部分橢圓星系可能從誕生之初就遵循著完全不同的演化路徑。這種認(rèn)知轉(zhuǎn)變迫使科學(xué)家重新繪制星系演化圖譜,多本天文學(xué)教材中關(guān)于核球形成的章節(jié)或?qū)⒚媾R全面修訂。
紫金山天文臺發(fā)布的觀測圖像顯示,120億年前的星暴星系核心區(qū)域呈現(xiàn)出異常規(guī)則的球形結(jié)構(gòu),其表面亮度分布與碰撞形成的核球存在本質(zhì)差異。研究團(tuán)隊(duì)通過光譜分析確認(rèn),這些核球中的恒星年齡高度一致,進(jìn)一步排除了外部星系合并的可能性。
隨著韋伯望遠(yuǎn)鏡持續(xù)傳回更多早期星系數(shù)據(jù),科學(xué)家期待能捕捉到核球形成的完整過程。這些穿越120億年時空的光線,不僅揭示了宇宙嬰兒期的驚人細(xì)節(jié),更在不斷修正人類對星系演化的認(rèn)知框架。當(dāng)被問及新理論是否完全否定碰撞說時,談清華研究員強(qiáng)調(diào):"兩種機(jī)制可能在不同演化階段發(fā)揮作用,但至少在宇宙早期,原位生長是主導(dǎo)因素。"











