在浩瀚無垠的宇宙中，星系以其宏偉壯麗的姿態，成為了天文學探索的重要對象。然而，盡管科學家們數十年來持續觀測與研究，星系內部的許多奧秘依然籠罩在迷霧之中，尤其是星系中心核球的形成機制，一直是天文學界亟待揭開的謎團。
近日，一項由中國科學院紫金山天文臺副研究員談清華領銜的國際研究團隊，在權威科學雜志《自然》上發表了突破性發現。該研究首次在遙遠的早期宇宙中，找到了星暴星系中心原位核球形成的確鑿證據，為星系的形成與演化理論帶來了全新的視角。
在描述星系結構與形態的“哈勃音叉”序列中，橢圓星系以其光滑圓潤、幾乎無其他明顯結構的特征而著稱，其中心明亮的核球結構尤為引人注目。而旋渦星系則擁有顯著的旋臂結構，根據核心區域的不同，又可細分為棒旋星系和正常旋渦星系。核球與盤的比例在很大程度上決定了星系的整體形態，是星系形態分類的重要物理指標。
長期以來，橢圓星系和星系核球結構的形成機制一直是天文學研究的熱點與難點。盡管理論模型提出了多種假說，但缺乏直接的觀測證據來驗證這些理論。隨著哈勃空間望遠鏡的發射，人類對宇宙的認知取得了革命性突破。研究表明，在宇宙歷史的一個活躍時期——宇宙正午（距今約80至120億年前），恒星質量密度迅速演變，多達一半的恒星質量在這一時期形成。這一時期富含塵埃的星暴星系中，異?；钴S的恒星形成活動很可能與核球結構的形成密切相關。
然而，觀測這些遙遠的星暴星系并非易事。恒星發出的紫外線和可見光容易被星際塵埃吸收，因此天文學家將目光投向了穿透力更強的亞毫米波。借助詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠鏡（JCMT）、北部擴展毫米波陣列（IRAM/NOEMA）和阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）等先進設備，科學家們得以在亞毫米波段探測到早期宇宙星系中冷氣體和塵埃星際物質的微弱信號。
研究團隊通過篩選高信噪比的數據，詳細測量了一批處于宇宙正午時期、亞毫米波輻射明亮的、大質量星暴星系的形態結構參數，發現了這些星系中心原位核球形成的證據。亞毫米波段的觀測結果顯示，這些星系的塵埃輻射高度集中在一個非常小的核心區域，呈現出三軸橢球形的幾何特征，而非傳統的扁平盤狀結構。這表明，在宇宙早期的星暴星系中，極端活躍的恒星形成活動可能導致了星系中心區域大量恒星質量的快速積累，進而促進了核球結構的形成。
這項研究不僅首次揭示了早期宇宙中星系核球結構的直接形成過程，還為探究星系核球的演化提供了至關重要的觀測證據。隨著技術的不斷進步，天文學家將繼續借助更先進的設備，如中國巡天空間望遠鏡，深入研究早期宇宙星系的結構與演化過程，為解開宇宙演化歷程的奧秘提供新的線索和啟示。
