最新天文觀測發現穩定棒狀結構星系 可追溯至宇宙大爆炸后26億年

中新網北京5月22日電 (記者 孫自法)國際知名學術期刊《自然》北京時間5月21日夜間在線發表一篇天文學論文指出，研究人員對宇宙年齡只有26億年時編號J0107a星系的觀測結果揭示出一個穩定的棒狀結構。這個結構出現在年輕星系中可能令人意外，因為觀測到的特征本應摧毀該棒狀結構，但它看起來卻很穩定。

NASA韋布望遠鏡拍攝的近紅外圖像，顯示了附近星系VV114和背景中的巨型棒旋星系J0107a；右圖為J0107a的恒星和分子氣體分布(圖片來自論文)。施普林格·自然 供圖

該論文介紹，宇宙中棒狀結構是由狹長排列的恒星和氣體組成的高度復雜、有組織的結構，常被發現位于大型星系的中心。星系按預期會形成盤，如銀河系的銀盤，此過程被認為需要數十億年，但阿塔卡馬大型毫米波陣列(ALMA)望遠鏡和韋布望遠鏡(JWST)的觀測顯示，它在大爆炸后5億年內就發生了。不過，形成棒狀結構又增加另一層復雜性，需要更多時間，而且對這類特征的分析一直很難，需要昂貴的高分辨率和靈敏的光譜學設備。

基于ALMA和JWST的觀測結果，使科學家可以對來自J0107a星系的一氧化碳和原子碳進行分析，該星系形成可追溯至宇宙大爆炸后僅26億年。

在本項研究中，論文第一作者兼通訊作者、日本國立天文臺黃爍和同事及合作者對ALMA和JWST觀測數據進行研究分析，結果顯示J0107a是一個大尺度棒旋星系。其棒狀結構會促進星系重排列，因為氣體會被拖進星系中心，后隨氣體不斷儲備而導致恒星形成的爆發，尤其是在年輕星系中。

觀測研究結果還顯示，上述效應(尤其是氣體流入)在J0107a中的發生速度，是在差不多的銀河系類系統中的10-100倍，說明棒旋星系應該更不穩定，但J0107a內的恒星顯示它已經存在了很長時間。論文作者認為，雖然本次研究只基于一個星系，但這些觀測顯示，棒狀結構驅動的星系演化在111億年前就已發生，這也為年輕星系的宇宙重排列提供了更多認知。

韋布望遠鏡拍攝的近紅外圖像，底部兩個星系是前景物體；右圖為ALMA觀測到的分子氣體分布，氣體聚集在旋轉棒狀結構的前端，并向中心墜落(圖片來自論文)。施普林格·自然 供圖

《自然》同期發表同行專家的“新聞與觀點”文章指出，J0107a的結構和報道的動力學此前被認為是不可能的，這次的觀測研究發現打開了一種可能性，即棒狀結構驅動的星系演化發生在宇宙生命的更早期，比之前認為的更早。(完)