最新天文觀測發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定棒狀結(jié)構(gòu)星系 可追溯至宇宙大爆炸后26億年

中新網(wǎng)北京5月22日電 (記者 孫自法)國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》北京時間5月21日夜間在線發(fā)表一篇天文學(xué)論文指出，研究人員對宇宙年齡只有26億年時編號J0107a星系的觀測結(jié)果揭示出一個穩(wěn)定的棒狀結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在年輕星系中可能令人意外，因為觀測到的特征本應(yīng)摧毀該棒狀結(jié)構(gòu)，但它看起來卻很穩(wěn)定。

NASA韋布望遠(yuǎn)鏡拍攝的近紅外圖像，顯示了附近星系VV114和背景中的巨型棒旋星系J0107a；右圖為J0107a的恒星和分子氣體分布(圖片來自論文)。施普林格·自然 供圖

該論文介紹，宇宙中棒狀結(jié)構(gòu)是由狹長排列的恒星和氣體組成的高度復(fù)雜、有組織的結(jié)構(gòu)，常被發(fā)現(xiàn)位于大型星系的中心。星系按預(yù)期會形成盤，如銀河系的銀盤，此過程被認(rèn)為需要數(shù)十億年，但阿塔卡馬大型毫米波陣列(ALMA)望遠(yuǎn)鏡和韋布望遠(yuǎn)鏡(JWST)的觀測顯示，它在大爆炸后5億年內(nèi)就發(fā)生了。不過，形成棒狀結(jié)構(gòu)又增加另一層復(fù)雜性，需要更多時間，而且對這類特征的分析一直很難，需要昂貴的高分辨率和靈敏的光譜學(xué)設(shè)備。

基于ALMA和JWST的觀測結(jié)果，使科學(xué)家可以對來自J0107a星系的一氧化碳和原子碳進(jìn)行分析，該星系形成可追溯至宇宙大爆炸后僅26億年。

在本項研究中，論文第一作者兼通訊作者、日本國立天文臺黃爍和同事及合作者對ALMA和JWST觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，結(jié)果顯示J0107a是一個大尺度棒旋星系。其棒狀結(jié)構(gòu)會促進(jìn)星系重排列，因為氣體會被拖進(jìn)星系中心，后隨氣體不斷儲備而導(dǎo)致恒星形成的爆發(fā)，尤其是在年輕星系中。

觀測研究結(jié)果還顯示，上述效應(yīng)(尤其是氣體流入)在J0107a中的發(fā)生速度，是在差不多的銀河系類系統(tǒng)中的10-100倍，說明棒旋星系應(yīng)該更不穩(wěn)定，但J0107a內(nèi)的恒星顯示它已經(jīng)存在了很長時間。論文作者認(rèn)為，雖然本次研究只基于一個星系，但這些觀測顯示，棒狀結(jié)構(gòu)驅(qū)動的星系演化在111億年前就已發(fā)生，這也為年輕星系的宇宙重排列提供了更多認(rèn)知。

韋布望遠(yuǎn)鏡拍攝的近紅外圖像，底部兩個星系是前景物體；右圖為ALMA觀測到的分子氣體分布，氣體聚集在旋轉(zhuǎn)棒狀結(jié)構(gòu)的前端，并向中心墜落(圖片來自論文)。施普林格·自然 供圖

《自然》同期發(fā)表同行專家的“新聞與觀點”文章指出，J0107a的結(jié)構(gòu)和報道的動力學(xué)此前被認(rèn)為是不可能的，這次的觀測研究發(fā)現(xiàn)打開了一種可能性，即棒狀結(jié)構(gòu)驅(qū)動的星系演化發(fā)生在宇宙生命的更早期，比之前認(rèn)為的更早。(完)