天文学家在早期宇宙中观察到了一种巨大的、极为活跃的棒旋涡星系,并发现它与现代星系之间有重要的相似之处和差异。这提高了我们对像我们自己的银河系这样的棒旋涡星系是如何生长和演化的理解。
一些螺旋星系,包括银河系,在螺旋图案内表现出一条直棒。这种棒结构有助于将气体引导到星系中心,在那里可以用来形成新星。但为什么只有大约一半的螺旋星系中形成棒,以及它们如何影响星系的演化,仍然是未解的问题。
为了研究早期宇宙中螺旋星系的演化,由日本国立天文台的项目研究人员黄硕领导的研究团队使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)射电望远镜观察了一种名为J0107a的巨型棒旋涡星系,该星系存在于111亿年前。位于鲸鱼座的J0107a是一种“巨怪”星系,意味着在早期宇宙中迅速生长并形成许多新星。由于它们位于遥远的地方,观察巨怪星系的详细结构并确定驱动这种强烈星形成的因素一直很困难。最近,由詹姆斯·韦布太空望远镜提供的改进分辨率揭示了一些巨怪星系中的螺旋结构甚至棒结构。J0107a是迄今为止已知的最早和最大的棒旋涡星系,因此是研究早期宇宙中棒旋涡星系演化的最佳目标。
研究团队发现,J0107a中棒内的气体分布和运动与现代星系相似。但与现代星系相比,气体的浓度高出几倍,气体流动的速度更快,达到几百公里每秒。天文学家认为,这种大规模气体流入中心将为显著额外的星形成提供动力,帮助推动这个巨怪星系的演化。这是首次观察到这些特征,而这些特征并未在理论或模拟模型中被预测。
黄硕评论道:“我们希望通过这些观察获得的关于气体分布和运动的详细信息,将为探索星系多样性的起源以及更正常的棒旋涡星系的形成和演化提供重要线索。”