在探索宇宙奧秘的征途中，一項由中國科學院紫金山天文臺主導的國際合作項目取得了突破性發現。該項目攜手法國替代能源與原子能委員會巴黎-薩克雷大學中心以及日本東京大學科維理宇宙物理學與數學研究所等頂尖機構，共同揭示了遙遠宇宙中星系形成的秘密。
這一研究成果以《自然》雜志在線發表的文章“In situ spheroid formation in distant submillimetre-bright galaxies”為題，向全球科學界展示了他們的最新發現。研究團隊基于大樣本亞毫米波觀測數據，挑戰了傳統星系形成理論，為理解星系核球結構的起源提供了全新視角。
在浩瀚的宇宙中，星系以其獨特的形態展現著宇宙的多樣性。盤狀旋渦星系以其優雅的旋臂結構吸引著人們的目光，而橢圓星系則以其近圓形或橢圓形的外貌和中心明亮的特征著稱。然而，無論形態如何，大多數星系的中心都隱藏著一個共同的秘密——核球。核球與盤的比例，成為了決定星系整體形態的關鍵因素。
長久以來，科學家們對星系核球結構的形成機制充滿好奇。是通過星系間的并合碰撞形成，還是星系自身演化的結果？傳統理論傾向于前者，但觀測驗證卻一直是科學界的難題。此次合作項目的研究，正是為了揭開這一謎團。
研究團隊利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波干涉陣（ALMA）的高空間分辨率和高靈敏度數據，深入探索了一批亞毫米波輻射極為明亮的早期宇宙大質量星暴星系。這些星系的紅移可追溯至“宇宙正午”時代，即距今約80至120億年前，當時宇宙正經歷著大規模的恒星形成活動。
通過統計分析，研究團隊發現這些星系的亞毫米波輻射極為緊湊，其面亮度輪廓明顯偏離了盤狀星系光強度的典型指數盤模型分布。這一發現表明，這些星系的核心區域可能已經形成了類似核球的結構。進一步對星系幾何形狀的詳細分析，更是為這一結論提供了確鑿的證據。大多數星系呈現出三軸橢球形的幾何形狀，而非傳統認為的扁平盤狀結構。
研究還發現，這些星系的最短軸與最長軸之比約為1/2，且隨著星系內部恒星形成活躍程度的增加而變大。這一趨勢表明，早期宇宙星暴星系中極端活躍的恒星形成活動，可能導致了星系中心區域恒星質量的快速積累，進而促進了原位核球結構的形成。
為了驗證這一結論，研究團隊還采用了先進的宇宙流體動力學模擬。模擬結果顯示，早期宇宙中普遍存在的冷氣體吸積流入和星系相互作用所觸發的劇烈恒星形成活動，很可能是導致這些星系原位核球結構形成的主要原因。這一發現不僅挑戰了傳統星系形成理論，也為理解大多數星系核球結構的形成提供了新線索。
此次合作項目的成功，不僅展示了國際科學合作的強大力量，也為我們理解宇宙星系的形成和演化提供了新的視角。隨著科學技術的不斷進步，相信未來我們將能夠揭開更多宇宙的奧秘。
