美国国家航空航天局韦布望远镜揭示星系残骸中的巨型恒星团

据亚利桑那大学斯图尔德天文台研究员肖恩·林登介绍，这些被称为亮红外星系（LIRGs）和超亮红外星系（ULIRGs）的天体在近邻宇宙中相对罕见，距地球400兆秒差距（13亿光年）范围内已知仅有202个。该研究成果于6月11日在美国天文学会第246次会议上公布。

LIRGs和ULIRGs与银河系等旋涡星系的不同之处在于，它们正处于与其他星系合并的过程中。大多数星系显示出两个星系核而非单个核心的特征，或在引力拉伸变形作用下形成延伸的"尾状结构"。与"现代"星系不同，它们包含密集的"团块"——充满新生恒星的致密区域，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的构建基石。"

天文学家关注LIRGs和ULIRGs的原因是它们为探索遥远过去提供了窗口——那时宇宙更年轻，星系演化程度更低，且相互碰撞的频率远高于当今。

这正是全天空亮红外星系巡天项目（简称GOALS）的意义所在。该项目整合了NASA斯皮策、哈勃、钱德拉和GALEX四大空间天文台的成像与光谱数据，对近邻宇宙中200余个最明亮的红外选星系展开综合研究。如今，NASA詹姆斯·韦伯空间望远镜的红外观测提供了这些星系最完整的普查数据。这项从2023年10月持续至2024年9月的巡天是同类研究中唯一的存在。团队计划将成果发表于《天体物理学杂志》。

"想象一下，在某个致密小区域内同时形成百万颗恒星，而单个星系内就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约千倍太阳质量，且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，恒星形成率会急剧上升，从而产生其他未经历合并的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，最终达到惊人的质量规模。若要理解其本质及对宇宙进程中星系演化的贡献，我们必须进行深入研究，"林登强调。

尽管哈勃空间望远镜此前已观测到恒星形成团块，但唯有韦伯望远镜的红外能力能让天文学家揭开厚密尘埃的遮蔽，从而更细致地观测这些结构。

巡天结果同时验证了基于超级计算机模拟的星系演化预测：如同现今银河系所示，"典型"盘状星系的恒星形成团块较少，且多数恒星形成发生于小型团块内。而星系合并则会产生更多、更大的团块，且恒星形成主要集中在大质量团块中。

"我们如今在近邻宇宙中发现了这些大质量团块，"林登指出，"通过首次对比近域与遥远宇宙中大质量团块的观测数据，我们正逐步完善演化图景。"

辨识这些异常大质量恒星形成团块中先前隐藏的细节，有助于研究者深入理解这些结构及其宿主星系随时间演化的过程，本质上为这类在宇宙中已基本消亡（除最遥远的外围区域外）的星系提供了天然实验室。