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)有一個穩(wěn)定的星系棒;一個長而直的結(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 億年中第一個被發(fā)現(xiàn)的銀河系棒......但它是第一個被詳細(xì)分析的，揭示了有更多時間演化的星系之間的一些令人驚訝的相似之處，同時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?，”日本國家天文臺的天文學(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動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)了一個巨大的升級在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)的大型螺旋星系的數(shù)量中，對我們理解早期宇宙如何演化構(gòu)成了一個重大問題。我們認(rèn)為這個過程比較慢，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。

一旦不斷增長的星系足夠大，它就會開始在引力作用下將自己排列成我們在局部宇宙中看到的螺旋結(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特征。

此外，條狀物（作為驅(qū)動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，也會阻礙它們的發(fā)展。

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

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

這種星氣流在 J0107a 中出現(xiàn)的速度比我們在局部宇宙（包括銀河系）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，因此這些流動確實促進(jìn)了恒星的誕生。這表明條形可能是銀河系增長和演化的重要驅(qū)動力，比我們想象的要早。

然而，對于每個答案，都不可避免地會出現(xiàn)更多的問題。

“我們已經(jīng)證明，氣體的運動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。恒星的形成對氣體密度很敏感，因此它可能發(fā)生在局部星系不會形成恒星的地方。

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)長的一段時間。

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

“我們對這樣一個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。

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

研究人員希望，未來對銀河系的觀測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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