在浩瀚无垠的宇宙中，星系如同夜空中的明珠，闪烁着神秘而迷人的光芒。长久以来，天文学家们一直在探索星系内部的奥秘，尤其是星系中心核球的形成机制，这一直是天文学界的一大未解难题。
近日，中国科学院紫金山天文台的谈清华副研究员领导的一支国际研究团队，在《自然》杂志上发表了一项重大研究成果。他们首次发现了早期宇宙中遥远星暴星系中心原位核球形成的直接证据，这一发现为理解星系的形成和演化过程开辟了新的道路。
哈勃序列图展示了星系的分类方式，从椭圆星系到透镜状星系，再到旋涡星系的“音叉”结构。这些分类为我们研究星系的结构和形态提供了重要的基础。而核球作为星系中心的重要结构，其大小与星系的整体形态密切相关。
在宇宙中，椭圆星系和星系核球结构的形成一直是一个备受关注的问题。尽管理论研究提出了一些假说，但观测验证这些理论却异常困难。然而，随着哈勃空间望远镜的发射，人类对宇宙的认知取得了革命性突破。研究表明，在宇宙历史的一个特别活跃时期——宇宙正午，星系中的恒星质量密度迅速演变，大量恒星在这一时期形成。
星暴星系M82是这一时期星系的典型代表，其内部恒星形成活动异常活跃。科学家们推测，这些星暴星系很可能与当前宇宙中较为年老的椭圆星系之间有着演化关联。然而，由于恒星发出的紫外线和可见光容易被星际尘埃吸收，研究这些星暴星系变得异常困难。
为了突破这一难题，天文学家们将目光转向了穿透力更强的亚毫米波段。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（JCMT）的测辐射热计阵列（SCUBA）在850微米的亚毫米波段拍摄到了宇宙深场的第一张图像，这一波段为我们打开了探索遥远宇宙的新窗口。而北部扩展毫米波阵列（IRAM/NOEMA）和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）更是成为了探测早期宇宙星系中冷气体和尘埃星际物质微弱信号的重要工具。
研究团队利用ALMA档案数据项目提供的宇宙深场遥远星系大样本资料，在亚毫米波段筛选高信噪比的数据，详细且精确地测量了一批处于宇宙正午时期、亚毫米波辐射明亮的、大质量星暴星系的形态结构参数。他们发现，这些星系的尘埃辐射高度集中在一个非常小的核心区域，这表明这些星系的核心区域很可能已经形成了类似核球的结构。
进一步的研究表明，这些星系的几何形状呈现出三轴椭球形的特征，而不是传统认为的扁平盘状结构。这一发现为早期宇宙中星暴星系中心核球结构的形成提供了确凿的证据。研究团队还通过先进的宇宙学流体力学模拟探索了核球结构形成的起源，模拟结果显示，冷气体吸积流入星系以及星系相互作用触发的剧烈恒星形成活动，是导致这些星系核球结构形成的主要原因。
这项研究不仅揭示了早期宇宙中星系核球结构的形成机制，还为探究星系核球是如何形成及其随时间的演化提供了至关重要的观测证据。这一发现对星系形成和演化理论的研究将产生深远影响，为人类探索宇宙的前世今生提供了新的启示。
