在浩瀚无垠的宇宙中，星系以其宏伟壮丽的姿态，成为了天文学探索的重要对象。然而，尽管科学家们数十年来持续观测与研究，星系内部的许多奥秘依然笼罩在迷雾之中，尤其是星系中心核球的形成机制，一直是天文学界亟待揭开的谜团。
近日，一项由中国科学院紫金山天文台副研究员谈清华领衔的国际研究团队，在权威科学杂志《自然》上发表了突破性发现。该研究首次在遥远的早期宇宙中，找到了星暴星系中心原位核球形成的确凿证据，为星系的形成与演化理论带来了全新的视角。
在描述星系结构与形态的“哈勃音叉”序列中，椭圆星系以其光滑圆润、几乎无其他明显结构的特征而著称，其中心明亮的核球结构尤为引人注目。而旋涡星系则拥有显著的旋臂结构，根据核心区域的不同，又可细分为棒旋星系和正常旋涡星系。核球与盘的比例在很大程度上决定了星系的整体形态，是星系形态分类的重要物理指标。
长期以来，椭圆星系和星系核球结构的形成机制一直是天文学研究的热点与难点。尽管理论模型提出了多种假说，但缺乏直接的观测证据来验证这些理论。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，在宇宙历史的一个活跃时期——宇宙正午（距今约80至120亿年前），恒星质量密度迅速演变，多达一半的恒星质量在这一时期形成。这一时期富含尘埃的星暴星系中，异常活跃的恒星形成活动很可能与核球结构的形成密切相关。
然而，观测这些遥远的星暴星系并非易事。恒星发出的紫外线和可见光容易被星际尘埃吸收，因此天文学家将目光投向了穿透力更强的亚毫米波。借助詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（JCMT）、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）等先进设备，科学家们得以在亚毫米波段探测到早期宇宙星系中冷气体和尘埃星际物质的微弱信号。
研究团队通过筛选高信噪比的数据，详细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，发现了这些星系中心原位核球形成的证据。亚毫米波段的观测结果显示，这些星系的尘埃辐射高度集中在一个非常小的核心区域，呈现出三轴椭球形的几何特征，而非传统的扁平盘状结构。这表明，在宇宙早期的星暴星系中，极端活跃的恒星形成活动可能导致了星系中心区域大量恒星质量的快速积累，进而促进了核球结构的形成。
这项研究不仅首次揭示了早期宇宙中星系核球结构的直接形成过程，还为探究星系核球的演化提供了至关重要的观测证据。随着技术的不断进步，天文学家将继续借助更先进的设备，如中国巡天空间望远镜，深入研究早期宇宙星系的结构与演化过程，为解开宇宙演化历程的奥秘提供新的线索和启示。
