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夜空中，最引人注目的便是橫亙天際的銀河。我們的地球以及太陽系也是龐大銀河系中的“滄海一粟”。然而，對(duì)于如銀河系這樣的大質(zhì)量星系如何形成與演化，其中的大質(zhì)量星體又是如何誕生？目前的科學(xué)界并沒有作出很好的解釋。

日前，清華大學(xué)天文系團(tuán)隊(duì)通過全波段數(shù)據(jù)，直接探測(cè)到早期宇宙中星系周圍氣體進(jìn)入星系的詳細(xì)過程，證實(shí)了重元素豐度較高的“循環(huán)內(nèi)流”是驅(qū)動(dòng)星系恒星形成的關(guān)鍵，這邁出了理解星系“生態(tài)系統(tǒng)”及星系演化的重要一步。

5月5日，相關(guān)研究成果以長(zhǎng)文形式在線發(fā)表于《科學(xué)》。

傳統(tǒng)理論與觀察相悖

一提到星系，人們首先想到往往的是一個(gè)在宇宙真空中不停旋轉(zhuǎn)的“大圓盤”，但隨著近年來科學(xué)界對(duì)星系認(rèn)知的突飛猛進(jìn)，人們發(fā)現(xiàn)很多星系是生長(zhǎng)在一個(gè)“氣體環(huán)境”中的——星系周圍存在著龐大的暗物質(zhì)暈，其中富含各種各樣的氣體。星系不停地從周圍獲得氣體，并形成流向星系的“內(nèi)流”。同時(shí)，星系中心的巨型黑洞又將巨量的引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為光能，將星系內(nèi)部的氣體推到大尺度空間，從而形成一個(gè)“宇宙生態(tài)系統(tǒng)”（cosmic ecosystem）。

2021年美國(guó)公布的未來十年天體物理規(guī)劃中，“宇宙生態(tài)系統(tǒng)”被列為了需要解決的重要問題之一。這其中的一個(gè)關(guān)鍵問題便是解釋大質(zhì)量星系形成演化的機(jī)制。

“傳統(tǒng)理論認(rèn)為，大質(zhì)量星系由于具有巨大的引力勢(shì)能，導(dǎo)致物質(zhì)在塌縮過程中被激波加熱，使流入星系的氣體產(chǎn)生很高的溫度，并無法有效冷卻，從而不能順利聚在一起形成恒星。”受訪時(shí)，清華大學(xué)天文系教授蔡崢表示。

然而，這一理論與最新的觀測(cè)是相悖的，因?yàn)槿藗円呀?jīng)在非常早期的宇宙中發(fā)現(xiàn)有的大質(zhì)量星系內(nèi)部正在劇烈地形成恒星。“這意味著人們還沒有充分理解氣體流入星系的詳細(xì)過程，流入的氣體驅(qū)動(dòng)恒星形成的過程也沒有被揭示。”蔡崢說。

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