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  北京5月22日电 (记者 孙自法)国际知名学术期刊《自然》北京时间5月21日夜间在线发表一篇天文学论文指出,研究人员对宇宙年龄只有26亿年时编号J0107a星系的观测结果揭示出一个稳定的棒状结构。这个结构出现在年轻星系中可能令人意外,因为观测到的特征本应摧毁该棒状结构,但它看起来却很稳定。

NASA韦布望远镜拍摄的近红外图像,显示了附近星系VV114和背景中的巨型棒旋星系J0107a;右图为J0107a的恒星和分子气体分布(图片来自论文)。施普林格·自然 供图

  该论文介绍,宇宙中棒状结构是由狭长排列的恒星和气体组成的高度复杂、有组织的结构,常被发现位于大型星系的中心。星系按预期会形成盘,如银河系的银盘,此过程被认为需要数十亿年,但阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA)望远镜和韦布望远镜(JWST)的观测显示,它在大爆炸后5亿年内就发生了。不过,形成棒状结构又增加另一层复杂性,需要更多时间,而且对这类特征的分析一直很难,需要昂贵的高分辨率和灵敏的光谱学设备。

  基于ALMA和JWST的观测结果,使科学家可以对来自J0107a星系的一氧化碳和原子碳进行分析,该星系形成可追溯至宇宙大爆炸后仅26亿年。

  在本项研究中,论文第一作者兼通讯作者、日本国立天文台黄烁和同事及合作者对ALMA和JWST观测数据进行研究分析,结果显示J0107a是一个大尺度棒旋星系。其棒状结构会促进星系重排列,因为气体会被拖进星系中心,后随气体不断储备而导致恒星形成的爆发,尤其是在年轻星系中。

  观测研究结果还显示,上述效应(尤其是气体流入)在J0107a中的发生速度,是在差不多的银河系类系统中的10-100倍,说明棒旋星系应该更不稳定,但J0107a内的恒星显示它已经存在了很长时间。论文作者认为,虽然本次研究只基于一个星系,但这些观测显示,棒状结构驱动的星系演化在111亿年前就已发生,这也为年轻星系的宇宙重排列提供了更多认知。

韦布望远镜拍摄的近红外图像,底部两个星系是前景物体;右图为ALMA观测到的分子气体分布,气体聚集在旋转棒状结构的前端,并向中心坠落(图片来自论文)。施普林格·自然 供图

  《自然》同期发表同行专家的“新闻与观点”文章指出,J0107a的结构和报道的动力学此前被认为是不可能的,这次的观测研究发现打开了一种可能性,即棒状结构驱动的星系演化发生在宇宙生命的更早期,比之前认为的更早。(完)

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