天文学家发现了一个巨大的星系造船厂

甚至星系也不喜欢孤独。虽然天文学家早就知道星系倾向于聚集成群和群，但从形成到朋友群的过程在宇宙学中仍然是一个悬而未决的问题。

在《天文学与天体物理学》杂志上发表的一篇论文中，一个国际天文学家团队报告发现了似乎是正在形成的星系群的新天体——被称为原星系团。

“这一发现是实现我们最终目标的重要一步：了解星系团的组装，这是宇宙中存在的最大结构，”亚利桑那大学斯图尔德天文台天文学副教授布伦达弗莱说。 - 该研究的作者。

引用一个本地类比，银河系是我们太阳系的家园，属于一个被称为本地群的星系团，而该星系团又是室女座超星系团的一部分。但是像室女座这样的超级星系团在 110 亿年前是什么样子的呢?

“我们仍然对原星团知之甚少，部分原因是它们太微弱，光无法探测到，”弗莱说。与此同时，众所周知，它们会在其他波长(例如亚毫米)中发出明亮的辐射。”

这个原星团最初是由欧洲航天局的普朗克望远镜作为全天调查的一部分发现的，它在电磁波谱的远红外区域显着地出现。研究人员筛选了 2000 多个候选物体的样本——可能正在成为星团的结构——研究人员发现了一个原星团，指定为 PHz G237.01+42.50，或简称 G237。观察结果看起来很有希望，但要确认它的身份，需要用其他望远镜进行后续观察。

在米兰国家天体物理研究所(INAF)的 Mari Polletta 的带领下，该团队利用亚利桑那州大型双筒望远镜(由 UArizona 管理)和斯巴鲁望远镜的联合力量进行了观测。作为这项联合研究的结果，该团队确定了属于 G237 原星系团的 63 个星系。最初的发现发表在一篇论文 ( ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021 . S.503L.1K/abstract ) 中，并且还使用档案数据、赫歇尔空间天文台和斯皮策太空望远镜。

“你可以把像 G237 这样的星系原星系团想象成一个星系造船厂，其中正在组装大量星系，只有这种结构存在于宇宙 30 亿年前，”弗莱说。“与此同时，谱系可能比你想象的更接近。因为宇宙是同质的，而且各个方向都相同，我们认为银河系可能在它很小的时候就停靠在一个类似于 G237 的原星团节点上。”

起初，G237 的观测表明总恒星形成率高得不切实际，团队努力理解数据。作者指出，G237 原星系团的恒星形成速度似乎是银河系的 10,000 倍。以这个速度，原星团预计将迅速耗尽其恒星燃料，随后形成一个类似于室女座超级星团的复杂系统。

“迄今为止在 G237 中发现的 63 个星系中的每一个都像是一个超速运转的恒星工厂，”弗莱说。“就好像星系正在加班加点组装恒星。生产速度是不可持续的。按照这样的速度，供应链预计在不久的将来会中断，并以某种方式永久关闭星系造船厂.”

如此高的产量只能通过连续注入燃料来维持，对于恒星来说，燃料就是氢气。弗莱说，结果需要一个高效且不间断的供应链，以不合理的方式吸入大量新鲜气体来为恒星形成工厂提供燃料。

“我们不知道这些气体是从哪里来的，”她说。

后来，研究小组发现，一些信号来自与原星系团无关的星系，但即使去除了不相关的信号，总的恒星形成率仍然很高，每年至少有 1000 个太阳质量，据 Poletta 说。相比之下，银河系每年产生大约一个太阳质量。

“我们现在拼凑的画面是一个成功的星系造船厂，它正在高效地组装星系和其中的恒星，并且拥有更可持续的能源供应，”弗莱说。

宇宙中的所有星系都是一个巨大结构的一部分，类似于一个称为宇宙网的三维蜘蛛网形状。宇宙网的细丝在节点处相交，相当于这里使用的类比中的星系造船厂。

“我们相信这些细丝介导了氢气从星际空间的扩散介质转移到节点中这些饥饿的、新形成的原星团结构上，”弗莱说。

波莱塔在谈到未来的研究时说：“我们正在分析对这个和其他普朗克原星团的更多观察结果，目的是追踪产生这些新形成的恒星并为超大质量黑洞提供养料的气体，以确定其起源并解释观察到的异常活动。”

弗莱表示，她期待着将大型双筒望远镜的数据与计划于 12 月发射的詹姆斯韦伯太空望远镜的观测相结合。

“原星团提供了一个机会来研究只有这个新天文台才能回答的天文学中的关键问题，”她说，“例如是什么机制驱动了巨大的恒星形成，氢供应何时会耗尽，迫使这个星系造船厂关闭其并变成一个类似于我们银河系所在的超级星系团?”