早期宇宙的銀河系“雙胞胎”看起來與我們的銀河系驚人地相似

早期宇宙中星系的奧秘變得更加奇怪。

一組天文學(xué)家已經(jīng)確定了一個(gè)巨大的螺旋星系，它的形狀如此之好，以至于它已經(jīng)有一個(gè)穩(wěn)定的星系棒;一個(gè)長(zhǎng)而直的結(jié)構(gòu)，在銀河系中心充滿了星星。它是在 26 億年后形成的Big Bang.

這不是宇宙生命周期前 30 億年中第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的銀河系棒......但它是第一個(gè)被詳細(xì)分析的，揭示了有更多時(shí)間演化的星系之間的一些令人驚訝的相似之處，同時(shí)使星系在宇宙嬰兒期是如何形成的問題變得更加復(fù)雜。

“最令人驚訝的是它與當(dāng)?shù)匦窍档南嗨菩裕比毡緡?guó)家天文臺(tái)的天文學(xué)家黃碩告訴 ScienceAlert。

“我們提議阿爾瑪[阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列] 觀測(cè)以查看 J0107a 的條形是否正在向內(nèi)引導(dǎo)氣體以饋送中心星暴，但沒想到氣體分布和運(yùn)動(dòng)在某種程度上看起來就像今天的星系。這意味著星系結(jié)構(gòu)的形成速度比我們想象的要快。

最近，出現(xiàn)了一個(gè)巨大的升級(jí)在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)的大型螺旋星系的數(shù)量中，對(duì)我們理解早期宇宙如何演化構(gòu)成了一個(gè)重大問題。我們認(rèn)為這個(gè)過程比較慢，從黑洞氣體在周圍逐漸積累，密度增加到足以開始形成恒星。

一旦不斷增長(zhǎng)的星系足夠大，它就會(huì)開始在引力作用下將自己排列成我們?cè)诰植坑钪嬷锌吹降穆菪Y(jié)構(gòu)，包括我們自己的銀河系。中央星系條是星系結(jié)構(gòu)中高度進(jìn)化和有序的一部分，因此被認(rèn)為是更成熟示例的一個(gè)特征。

此外，條狀物（作為驅(qū)動(dòng)氣體流向銀河系中心的管道）相當(dāng)容易受到干擾，即使是與經(jīng)過的星系相互作用，更不用說銀河系碰撞，也會(huì)阻礙它們的發(fā)展。

2023 年，黃和他的同事們描述了一個(gè)名為 J0107a 的星系基于 JWST、Chandra X 射線天文臺(tái)和 ALMA 的數(shù)據(jù)。這東西是一頭野獸。這是一個(gè)漂亮的Grand Design Spiral 星系擁有 4500 億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，以每年 500 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的速度正爆發(fā)恒星形成。

Huang 的團(tuán)隊(duì)想了解 J0107a 的演變，因此他們使用 JWST 和 ALMA 觀測(cè)來嘗試?yán)L制其中氣體的運(yùn)動(dòng)圖。他們的發(fā)現(xiàn)令人震驚：銀河系的棒以每年約 600 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的速度將氣體分流到銀河系中心，從而推動(dòng)了那里發(fā)現(xiàn)的高恒星形成速度。

這種星氣流在 J0107a 中出現(xiàn)的速度比我們?cè)诰植坑钪妫òㄣy河系）周圍看到的星系快大約 10 到 100 倍。它進(jìn)入星系中心，隨著在那里的積累，密度增加。由于恒星是由厚厚的氣體和塵埃云中的密集結(jié)形成的，因此這些流動(dòng)確實(shí)促進(jìn)了恒星的誕生。這表明條形可能是銀河系增長(zhǎng)和演化的重要驅(qū)動(dòng)力，比我們想象的要早。

然而，對(duì)于每個(gè)答案，都不可避免地會(huì)出現(xiàn)更多的問題。

“我們已經(jīng)證明，氣體的運(yùn)動(dòng)和分布與局部星系非常相似，但尚不清楚恒星是否以相同的方式從氣體中形成，”黃仁勛說?！斑@種氣體的密度比局部星系中的要大得多。恒星的形成對(duì)氣體密度很敏感，因此它可能發(fā)生在局部星系不會(huì)形成恒星的地方。

這一發(fā)現(xiàn)還意味著我們可能需要重新思考我們的早期星系演化模型。星系可以增長(zhǎng)的一種方式是與其他星系合并。穩(wěn)定柱的存在表明 J0107a 已經(jīng)平靜地徘徊了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。

因此，研究人員認(rèn)為，這個(gè)星系是由宇宙網(wǎng)它跨越了星際空間。

“我們對(duì)這樣一個(gè)具有本地形狀的大星系的存在感興趣，就在 26 億年后Big Bang“黃說。

“一個(gè)可能的答案是，從宇宙網(wǎng)流入的大量氣體形成了一個(gè)巨大的盤。宇宙氣流如何到達(dá)銀河系并沉淀下來形成圓盤，是觀測(cè)天文學(xué)中的一個(gè)懸而未決的問題。理論預(yù)測(cè)尚未被直接觀察到。

研究人員希望，未來對(duì)銀河系的觀測(cè)將有助于解決這些令人困惑的謎題。

該研究已發(fā)表在自然界.

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