NASA韦布望远镜揭示星系残骸中的巨型星团

亚利桑那大学斯图尔德天文台研究员肖恩·林登在6月11日美国天文学会第246次会议的新闻发布会上介绍称，这些被称为明亮与超明亮红外星系（LIRGs和ULIRGs）的天体在本宇宙中相对罕见，距离地球400兆秒差距（13亿光年）范围内仅发现202个。

LIRGs和ULIRGs与银河系等旋涡星系不同之处在于，它们正处于与其他星系合并的过程中。大多数星系呈现出两个星系核而非单个核的结构，或在引力拉伸扭曲作用下形成延伸的"尾状结构"。与"现代"星系不同，它们包含致密的"团块"区域——这些充满新生恒星的高密度区域，其质量远超未经历合并的"典型"演化星系中的任何结构。

"这些星系团块结构显著，与我们现今看到的美丽旋涡星系（如银河系）截然不同，"林登表示，"宇宙学模拟表明，这些团块正是早期宇宙中星系形成的基石。"

天文学家关注LIRGs和ULIRGs，是因为它们为追溯宇宙更年轻、星系演化程度更低、碰撞更为频繁的远古时期提供了窗口。

这正是"大天文台全天空LIRG巡天计划"（简称GOALS）的意义所在。该计划整合了NASA斯皮策、哈勃、钱德拉和GALEX空间天文台的成像与光谱数据，对本宇宙中200余个最明亮的红外选星系展开全面研究。如今，NASA詹姆斯·韦伯空间望远镜的红外观测为这些星系提供了最完整的普查数据。这项从2023年10月持续至2024年9月的巡天计划具有独特价值，研究团队计划将成果发表于《天体物理学杂志》特刊。

"想象一下，在某个致密区域同时形成百万颗恒星——而这类星系中存在数十万个此类团块，"林登描述道。

作为对比，银河系内最大质量的年轻团块仅包含约千倍太阳质量，平均每年仅诞生一颗恒星。

林登解释，当两个星系碰撞合并时，恒星形成率急剧上升，由此产生在非合并星系中未见的大质量团块。

"这些团块结构随时间推移不断累积，最终形成惊人质量，"林登强调，"若要理解其本质及其在宇宙演化过程中对星系发展的贡献，必须进行精细研究。"

尽管哈勃空间望远镜此前已观测到恒星形成团块，但只有韦伯望远镜的红外能力能让天文学家穿透阻碍视野的浓厚尘埃面纱，从而更详尽地观测这些结构特征。

巡天结果同时验证了超级计算机模拟的星系演化预测：预测表明现今银河系等"典型"盘状星系所含恒星形成团块较少，且恒星形成主要发生于小型团块内。而星系合并会产生更多、更大的团块，恒星形成也更多集中在大质量团块中。

"我们如今在本宇宙中发现了这些大质量团块，"林登指出，"通过首次对比邻近宇宙与遥远宇宙的大质量团块观测，我们正逐步完善宇宙演化图景。"

辨识这些超大质量恒星形成团块中隐藏的细节，有助于研究者深入理解这些结构及其宿主星系的演化历程——本质上是为宇宙中已基本消亡（除最遥远外围区域外）的星系类型提供了天然实验室。

"某种意义上，观测本宇宙可获得百亿年前宇宙活动的信息，"负责团块与星团成像、主导数据获取处理及分析的林登阐释道。

他解释道，早期宇宙密度更高，星系合并发生更频繁，从而催生大质量恒星形成团块。随着宇宙演化与空间膨胀，星系逐渐转变为现今银河系般的成熟旋涡结构。

"宇宙过往更为狂暴极端，如今正趋于平静，"林登总结，"这也解释了为何本宇宙中难觅此类极端星系的踪迹——绝大多数星系已进入稳定状态。"

林登补充道，这些被观测星系不仅揭示过去，也预示未来：数十亿年后，银河系终将与仙女座星系相撞，此次合并可能触发两大星系新一轮的大规模恒星形成。

"随着仙女座逼近，星际介质压力骤增，银河系内形成的团块结构将变得愈发庞大。"