一項發表在《自然》雜志上的天文學研究成果揭示了宇宙早期星系形態的驚人發現。研究人員通過觀測一個宇宙年齡僅為26億年的星系J0107a,發現了一個令人意想不到的穩定棒狀結構。這一發現挑戰了現有的天文學認知,因為按照常規理解,年輕星系中的某些特征應該會摧毀這樣的結構,但J0107a中的棒狀結構卻顯得異常穩固。
棒狀結構,通常由狹長排列的恒星和氣體組成,通常被觀測到位于大型星系的中心區域。這些結構復雜且高度有序,其形成過程被認為需要數十億年的時間。然而,阿塔卡馬大型毫米波陣列(ALMA)和韋布望遠鏡(JWST)的最新觀測結果顯示,星系盤的形成過程可能在宇宙大爆炸后僅僅5億年內就開始了。然而,棒狀結構的形成更加復雜,需要更長的時間,并且一直難以通過觀測進行準確分析,這主要歸因于對高分辨率和靈敏光譜學設備的依賴。
借助ALMA和JWST的觀測數據,研究人員對J0107a星系中的一氧化碳和原子碳進行了深入分析。這個星系的形成可以追溯到宇宙大爆炸后的26億年,是此次研究的重點對象。分析結果顯示,J0107a是一個擁有大尺度棒狀結構的旋渦星系。這種棒狀結構對星系內部的物質重排起到了關鍵作用,因為它會將氣體拖向星系中心,進而引發恒星形成的爆發,特別是在年輕星系中。
進一步的觀測研究還揭示,J0107a中氣體流入的速度比類似的銀河系系統快了10到100倍。這通常意味著棒旋星系應該更加不穩定,但J0107a中的恒星卻顯示出了長時間的穩定性。研究人員表示,盡管這項研究僅基于一個星系的數據,但這些觀測結果仍然表明,棒狀結構驅動的星系演化過程在宇宙早期就已經發生,這為我們理解年輕星系的物質重排提供了新的視角。
在《自然》雜志同期發表的同行專家評論中,專家們指出,J0107a的結構和動力學特征此前被認為是不可能的。這次的研究發現打開了一種新的可能性,即棒狀結構驅動的星系演化可能在宇宙生命的更早期就已經開始,比先前認為的時間更早。這一發現不僅挑戰了我們對星系演化的傳統理解,也為我們探索宇宙早期星系的形成和演化提供了新的線索。